Hva er et termoelement, og hvordan fungerer det

Termoelementer eksisterer på grunn av et slikt fenomen som kontaktpotensialforskjell. Hvis to forskjellige faste ledere eller halvledere bringes i nærkontakt med hverandre, dannes separerte elektriske ladninger i nærheten av stedet for deres kontakt. I dette tilfellet vil i de ytre ender av disse lederne oppstå en potensiell forskjell. Denne potensielle forskjellen vil være lik forskjellen i arbeidsfunksjonen for hvert metall delt med elektronladningen

Det er klart at hvis du lukker et slikt par i en ring, vil den resulterende EMF være null, men hvis den på den ene siden fremdeles er åpen, vil det være en ekte EMF, som spenner fra tidels volt til enheter volt, avhengig av hva dette er for materialene.

Selvfølgelig er det ikke mulig å måle kontaktpotensialforskjellen med et voltmeter, men det vil manifestere seg på strømspenningskarakteristikken, for eksempel manifesterer det seg i en transistor og i dioden på p-n-krysset.

Hovedpoenget er at når for eksempel to metaller kommer i kontakt, går systemet ut av likevekt fordi de kjemiske potensialene til disse to metallene ikke er lik hverandre, som et resultat, diffunderer elektronene i retning av å redusere energien, noe som igjen fører til en endring i ladningen og elektrisk potensial for kontaktede metaller. Så i nærkontaktregionen begynner veksten av det elektriske feltet, og som et resultat har vi det vi har.

Hvis vi nå tar for oss disse to lederne av forskjellige metaller, bare lukket i en ring, når den totale emf i en lukket krets blir null, får vi to kontaktplasser. Vi vil kalle disse stedene kryss.

Så det er to kryss mellom to forskjellige konduktører. Hva om du prøver å varme opp et av kryssene, og la det andre ved romtemperatur? Siden de tilkoblede metaller er forskjellige, og det er en kontaktpotensialforskjell i hver ledd, vil krysningene tydeligvis oppleve forskjellige avvik fra EMF ved forskjellige temperaturer.

Eksperimentet beviser at potensialforskjellen mellom veikryssene vil være proporsjonal med forskjellen i deres temperaturer, slik at du kan angi proporsjonalitetskoeffisienten, som kalles termo-EMF. For forskjellige termoelementer vil termo-EMF være forskjellig.

Hvis spenningen måles i sammenheng med en slik ring, vil det i et visst temperaturområde vise seg å være nesten strengt proporsjonalt med temperaturforskjellen på kryssene. Og selv om du bare forlater ett veikryss (som på figuren), og bare varmer det opp, og måler spenningen mellom to ender som er lokalisert ved samme romtemperatur, kan du fremdeles finne en veldig tydelig avhengighet av EMF av den aktuelle kryssstemperaturen. Slik fungerer termoelementer.

Det beskrevne fenomenet refererer til termoelektrisk, og selve effekten, på grunnlag av hvilken alle termoelementer fungerer, kalles Seebeck-effekt, til ære for sin oppdager - Thomas Seebeck. I dag kan du møte industrielle termoelementer, der, avhengig av ønsket målt temperaturområde, elektrodene er laget av spesielt utvalgte legeringer.

For eksempel har termoelementer laget av kromel og aluminiumlegeringer en termo-emf-koeffisient på 40 mikrovolter per ° C, og er designet for å måle temperaturer i området fra 0 til + 1100 ° C. Et par kobber-konstantan, så populært som et demonstrasjonsverktøy, lar deg måle temperaturer fra -185 til + 300 ° C.

Dets termo-EMF avhenger sterkt av den spesifikke temperaturforskjellen, og for å evaluere dens parametere er det praktisk å bruke tabellen, for eksempel ved et kaldt overgangstemperatur på 0 ° C, ved en temperaturforskjell på 100 grader, vil potensialforskjellen til det kobber-konstante par være omtrent 4,25 mV.