Một cặp nhiệt điện là gì và nó hoạt động như thế nào

Cặp nhiệt điện tồn tại do một hiện tượng như sự khác biệt tiềm năng tiếp xúc. Nếu hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn rắn khác nhau được tiếp xúc gần với nhau, thì các điện tích tách biệt được hình thành ở vùng lân cận nơi tiếp xúc của chúng. Trong trường hợp này, ở đầu bên ngoài của các dây dẫn này, một sự khác biệt tiềm năng sẽ xảy ra. Sự khác biệt tiềm năng này sẽ bằng với sự khác biệt trong chức năng làm việc cho mỗi kim loại chia cho điện tích electron

Rõ ràng là nếu bạn đóng một cặp như vậy vào một vòng, EMF kết quả sẽ bằng 0, nhưng nếu một mặt nó vẫn bị bỏ ngỏ, thì sẽ có một EMF thực sự, từ một phần mười volt đến đơn vị volt, tùy thuộc vào những gì đây là cho các tài liệu.

Tất nhiên, không thể đo sự khác biệt tiềm năng tiếp xúc với một vôn kế, tuy nhiên, nó sẽ tự biểu hiện trên đặc tính điện áp hiện tại, ví dụ, nó biểu hiện trong một bóng bán dẫn và trong diode trên đường giao nhau p-n.

Điểm mấu chốt là, ví dụ, khi hai kim loại tiếp xúc với nhau, hệ thống mất cân bằng vì thế năng hóa học của hai kim loại này không bằng nhau, do đó, các electron khuếch tán theo hướng giảm năng lượng, từ đó dẫn đến sự thay đổi điện tích và từ đó dẫn đến sự thay đổi điện tích và từ đó dẫn đến sự thay đổi điện tích và tiềm năng điện của kim loại tiếp xúc. Vì vậy, trong khu vực gần tiếp xúc, sự tăng trưởng của điện trường bắt đầu, và kết quả là chúng ta có những gì chúng ta có.

Nếu bây giờ chúng ta lại xem xét hai dây dẫn này của các kim loại khác nhau, chỉ đóng trong một vòng, khi tổng emf trong mạch kín trở thành số không, thì chúng ta có hai vị trí tiếp xúc. Chúng tôi sẽ gọi những nơi này nút giao.

Vì vậy, có hai điểm nối của hai dây dẫn khác nhau. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn cố gắng làm nóng một trong các mối nối và để thứ hai ở nhiệt độ phòng? Rõ ràng, vì các kim loại được kết nối là khác nhau và có sự khác biệt tiềm năng tiếp xúc trong mỗi khớp, các mối nối sẽ gặp các độ lệch EMF khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau.

Thí nghiệm chứng minh rằng sự khác biệt tiềm năng giữa các mối nối sẽ tỷ lệ thuận với sự khác biệt về nhiệt độ của chúng, để bạn có thể nhập hệ số tỷ lệ, được gọi là nhiệt-EMF. Đối với các cặp nhiệt điện khác nhau, nhiệt-EMF sẽ khác nhau.

Nếu điện áp được đo trong bối cảnh của một vòng như vậy, thì trong một phạm vi nhiệt độ nhất định, nó sẽ gần như tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ của các mối nối. Và ngay cả khi bạn chỉ để lại một điểm nối (như trong hình) và chỉ làm nóng nó lên và đo điện áp giữa hai đầu nằm ở cùng nhiệt độ phòng, bạn vẫn có thể tìm thấy sự phụ thuộc rất rõ ràng của EMF vào nhiệt độ đường nối hiện tại. Đây là cách cặp nhiệt điện làm việc.

Hiện tượng được mô tả đề cập đến nhiệt điện, và chính hiệu ứng, trên cơ sở tất cả các cặp nhiệt điện hoạt động, được gọi là Hiệu ứng Seebeck, để vinh danh người khám phá của mình - Thomas Seebeck. Ngày nay bạn có thể tìm thấy các cặp nhiệt điện công nghiệp, trong đó, tùy thuộc vào phạm vi nhiệt độ đo được yêu cầu, các điện cực được chế tạo từ các hợp kim được lựa chọn đặc biệt.

Ví dụ, các cặp nhiệt điện làm từ hợp kim chromel và alumel có hệ số nhiệt là 40 microvol trên mỗi ° C và được thiết kế để đo nhiệt độ trong khoảng từ 0 đến + 1100 ° C. Một cặp đồng-hằng, rất phổ biến như một công cụ trình diễn, cho phép bạn đo nhiệt độ từ -185 đến + 300 ° C.

Nhiệt độ-EMF của nó phụ thuộc rất nhiều vào chênh lệch nhiệt độ cụ thể, do đó, để đánh giá các thông số của nó, thuận tiện khi sử dụng bảng, ví dụ, ở nhiệt độ tiếp giáp lạnh 0 ° C, ở chênh lệch nhiệt độ 100 độ, chênh lệch tiềm năng của cặp đồng-hằng sẽ là khoảng 4,25 mV.