Термоелектричний ефект Зеєбека: історія, особливості та застосування

Термоелектричні явища являють собою окрему тему у фізиці, в якій розглядають, як температура може породжувати електрика, а останнім вести до зміни температури. Одним з перших відкритих термоелектричних явищ став ефект Зеєбека.

Передумови відкриття ефекту

У 1797 році італійський фізик Алессандро Вольта, проводячи дослідження в області електрики, відкрив одне з дивовижних явищ: він виявив, що при контакті двох твердих матеріалів в області контакту з’являється різниця потенціалів. Вона отримала назву контактної різниці. Фізично цей факт означає, що зона зіткнення різнорідних матеріалів має електрорушійної силою (ЕРС), здатної призвести до появи струму в замкнутому ланцюзі. Якщо тепер з’єднати в один ланцюг два матеріалу (сформувати два контакти між ними), то на кожному з них з’явиться зазначена ЕРС, яка буде однакова по модулю, але протилежна за знаком. Останнє пояснює, чому не виникає ніякого струму.

Причиною появи ЕРС є різний рівень Фермі (енергії валентних станів електронів) в різних матеріалах. При зіткненні останніх рівень Фермі вирівнюється (в одному матеріалі знижується, в іншому – підвищується). Цей процес відбувається за рахунок переходу електронів через контакт, що і призводить до появи ЕРС.

Відразу слід зазначити, що величина ЕРС є незначною (порядку декількох десятих вольта).

Дивіться також:  Вольтова дуга - визначення, виникнення і характеристики