מהי צמד תרמי ואיך זה עובד

צמידים תרמיים קיימים כתוצאה מתופעה כמו הבדל בין פוטנציאל למגע. אם שני מוליכים מוצקים שונים או מוליכים למחצה מובאים במגע הדוק זה עם זה, נוצרים מטענים חשמליים מופרדים בסביבת מקום המגע שלהם. במקרה זה, בקצוות החיצוניים של מוליכים אלה יתרחש הבדל פוטנציאלי. הפרש פוטנציאלי זה יהיה שווה להבדל בפונקציית העבודה עבור כל מתכת מחולקת על ידי מטען האלקטרונים

ברור שאם סוגרים צמד כזה לטבעת, EMF שהתקבל יהיה אפס, אבל אם מצד אחד הוא יישאר פתוח, אז יהיה EMF אמיתי, שנע בין עשיריות וולט ליחידות וולט, תלוי מה זה מיועד לחומרים.

כמובן שלא ניתן למדוד את הפרש פוטנציאל המגע עם מד מתח, עם זאת, הוא יתבטא במאפיין מתח הזרם, למשל, הוא בא לידי ביטוי בטרנזיסטור ו בדיודה בצומת p-n.

בשורה התחתונה, כאשר, למשל, שתי מתכות באות במגע, המערכת יוצאת משיווי משקל מכיוון שהפוטנציאלים הכימיים של שתי מתכות אלה אינם שווים זה לזה, כתוצאה מכך האלקטרונים מתפזרים בכיוון של הפחתת האנרגיה שלהם, מה שבתורם מוביל לשינוי מטען ו פוטנציאל חשמלי של מתכות במגע. אז באזור המגע הקרוב צמיחת השדה החשמלי מתחילה, וכתוצאה מכך יש לנו את מה שיש לנו.

אם כעת נשקול שוב את שני המוליכים הללו של מתכות שונות, סגורים רק בזירה, כאשר ה- emk הכולל במעגל הסגור הופך לאפס, נקבל שני מקומות מגע. אנו נקרא מקומות אלה צומת.

אז יש שתי צמתים של שני מוליכים שונים. מה אם תנסו לחמם את אחד הצמתים, ולהשאיר את השנייה בטמפרטורת החדר? ברור מכיוון שהמתכות המחוברות שונות, ויש הבדל בין פוטנציאל המגע בכל מפרק, הצמתים יחוו סטיות EMF שונות בטמפרטורות שונות.

הניסוי מוכיח כי ההבדל הפוטנציאלי בין הצמתים יהיה פרופורציונלי להבדל בטמפרטורות שלהם, כך שתוכלו להזין את מקדם המידתיות, המכונה תרמו-EMF. עבור צמד תרמי שונה תרמו-EMF יהיה שונה.

אם המתח נמדד בהקשר של טבעת כזו, אז בטווח טמפרטורות מסוים הוא יהיה פרופורציוני כמעט לחלוטין להבדל הטמפרטורה של הצמתים. וגם אם משאירים רק צומת אחת (כמו בתרשים), ורק מחממים אותה, ומודדים את המתח בין שני קצוות הממוקמים באותה טמפרטורת החדר, עדיין תוכלו למצוא תלות מאוד ברורה של ה- EMF בטמפרטורת הצומת הנוכחית. כך עובדים צמידים תרמיים.

התופעה המתוארת מתייחסת לטרמו-אלקטרי, וההשפעה עצמה, שעל בסיסה פועלים כל הצמדים התרמיים, נקראת אפקט Seebeck, לכבוד מגלהו - תומאס סייבק. כיום ניתן למצוא צמידים תרמיים תעשייתיים, בהם, בהתאם לטווח הטמפרטורה הנמדד הנדרש, האלקטרודות מיוצרות מסגסוגות שנבחרו במיוחד.

לדוגמא, צמידים תרמיים העשויים מסגסוגות כרומל ואלומיניום הם בעלי מקדם תרמו-אמף של 40 מיקרו וולט לכל מעלות צלזיוס, ונועדו למדוד טמפרטורות בטווח שבין 0 ל- 1100 מעלות צלזיוס. זוג קבוע נחושת, הפופולרי כל כך ככלי הדגמה, מאפשר לך למדוד טמפרטורות בין -185 ל -300 מעלות צלזיוס.

תרמו-EMF שלה תלוי מאוד בהבדל הטמפרטורה הספציפי, ולכן, כדי להעריך את הפרמטרים שלו, נוח להשתמש בטבלה, למשל, בטמפרטורת צומת קרה של 0 ° צלזיוס, בהפרש טמפרטורה של 100 מעלות, ההבדל הפוטנציאלי של צמד הנחושת-קבוע יהיה כ -4.25 mV.