Thomsoni efekt - termoelektriline nähtus
Kui alalisvool läbib juhtme, soojendatakse seda juhet vastavalt Joule-Lenzi seadusega: vabanev soojusvõimsus juhi ruumalaühiku kohta on võrdne voolutiheduse ja juhis toimiva elektrivälja tugevuse korrutisega.
Seda seetõttu, et need, mis liiguvad juhtmes elektrivälja toimel vabad elektronid, moodustades voolu, põrkuvad teel kristallvõre sõlmedega ja kannavad neile osa oma kineetilisest energiast, mille tulemusena hakkavad kristallvõre sõlmed tugevamalt vibreerima, see tähendab juhi temperatuuri. tõuseb kogu mahu ulatuses.
Rohkem elektrivälja tugevus juhtmes — mida suurema kiirusega on vabadel elektronidel aega kiirendada, enne kui nad põrkavad kokku kristallivõre sõlmedega, seda rohkem on neil aega vabal teel saada kineetilist energiat ja seda suurem on impulss nende sõlmedele. kristallvõre hetkel nendega kokkupõrkekursil.On ilmne, et mida suurem on elektriväli, seda kiirendavad juhis olevad vabad elektronid, seda rohkem soojust eraldub juhi ruumalas.
Nüüd kujutame ette, et ühel küljel olev traat on kuumutatud. See tähendab, et ühe otsa temperatuur on kõrgem kui teises otsas, samas kui teises otsas on ligikaudu sama temperatuur kui ümbritseva õhu temperatuur. See tähendab, et juhi kuumutatud osas on vabadel elektronidel suurem soojusliikumise kiirus kui teises osas.
Kui jätate traadi nüüd rahule, hakkab see järk-järgult jahtuma. Osa soojusest kandub otse ümbritsevasse õhku, osa soojusest kandub traadi vähem kuumutatud poolele ja sealt ümbritsevasse õhku.
Sel juhul kannavad suurema soojusliikumise kiirusega vabad elektronid impulssi üle vabadele elektronidele juhi vähem kuumutatud osas, kuni temperatuur kogu juhi ruumalas ühtlustub, st kuni soojuse kiirusteni. vabade elektronide liikumine kogu juhi ruumala ulatuses on võrdsustatud.
Teeme katse keerulisemaks. Ühendame juhtme alalisvooluallikaga, eelsoojendades külge leegiga, millega ühendatakse allika negatiivne klemm. Allika tekitatud elektrivälja mõjul hakkavad juhtmes olevad vabad elektronid liikuma negatiivsest klemmist positiivsesse klemmi.
Lisaks aitab traadi eelkuumutamisel tekkiv temperatuurierinevus kaasa nende elektronide liikumisele miinusest plussile.
Võib öelda, et allika elektriväli aitab soojust mööda traati levitada, kuid kuumast otsast külma otsa liikuvad vabad elektronid on tavaliselt aeglustuvad, mis tähendab, et nad kannavad täiendavat soojusenergiat üle ümbritsevatele aatomitele.
See tähendab, et vabu elektrone ümbritsevate aatomite suunas eraldub Joule-Lenzi soojuse suhtes täiendav soojus.
Nüüd soojendage juhtme ühte külge uuesti leegiga, kuid ühendage vooluallikas positiivse juhtmega kuumutatud poolega. Negatiivse klemmi küljel on juhis olevatel vabadel elektronidel soojusliikumise kiirus väiksem, kuid allika elektrivälja toimel tormavad nad kuumutatud otsa.
Traadi eelkuumutamisel tekkiv vabade elektronide soojusliikumine levib nende elektronide liikumiseks miinusest plussi. Külmast otsast kuuma otsa liikuvaid vabu elektrone kiirendatakse üldiselt kuumutatud juhtmest soojusenergia neelamisega, mis tähendab, et nad neelavad vabu elektrone ümbritsevate aatomite soojusenergiat.
See efekt leiti aastal 1856 Briti füüsik William Thomsonmis selle leidis ühtlaselt ebaühtlaselt kuumutatud alalisvoolujuhis eraldub või neeldub vastavalt Joule-Lenzi seadusele eralduvale soojusele sõltuvalt voolu suunast täiendavat soojust juhi mahus (kolmas termoelektriline efekt) .
Thomsoni soojushulk on võrdeline voolu suuruse, voolu kestuse ja juhi temperatuuride erinevusega.t — Thomsoni koefitsient, mida väljendatakse voltides kelvini kohta ja mis on sama suur kui termoelektromootorjõud.
Muud termoelektrilised efektid: Seebecki ja Peltieri efekt