થોમસન અસર - થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઘટના

જ્યારે સીધો વિદ્યુત પ્રવાહ વાયરમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે વાયરને તે મુજબ ગરમ કરવામાં આવે છે જૌલ-લેન્ઝ કાયદા સાથે: કંડક્ટરના એકમ જથ્થા દીઠ પ્રકાશિત થર્મલ પાવર વર્તમાન ઘનતાના ઉત્પાદન અને કંડક્ટરમાં કામ કરતા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની મજબૂતાઈ સમાન છે.

આ તે છે કારણ કે જેઓ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ વાયરમાં ફરે છે મફત ઇલેક્ટ્રોન, વિદ્યુતપ્રવાહ બનાવે છે, રસ્તામાં સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો સાથે અથડાવે છે અને તેમની ગતિ ઊર્જાનો એક ભાગ તેમનામાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, પરિણામે, સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો વધુ મજબૂત રીતે વાઇબ્રેટ થવા લાગે છે, એટલે કે વાહકનું તાપમાન તેના સમગ્ર વોલ્યુમમાં વધારો થાય છે.

વધુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિ વાયરમાં - સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો સાથે અથડાતા પહેલા ફ્રી ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપ જેટલી ઊંચી હોય છે, તેમની પાસે મુક્ત માર્ગ પર વધુ ગતિ ઊર્જા મેળવવાનો સમય હોય છે અને વધુ વેગ તેઓ ગાંઠોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. તેમની સાથે અથડામણના માર્ગ પર આ ક્ષણે સ્ફટિક જાળી.તે સ્પષ્ટ છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્ર જેટલું વધારે છે, કંડક્ટરમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ઝડપી થાય છે, વાહકના જથ્થામાં વધુ ગરમી છોડવામાં આવે છે.

હવે ચાલો કલ્પના કરીએ કે એક બાજુનો વાયર ગરમ થાય છે. એટલે કે, એક છેડાનું તાપમાન બીજા છેડા કરતા વધારે છે, જ્યારે બીજા છેડાનું તાપમાન આસપાસની હવા જેટલું જ છે. આનો અર્થ એ છે કે વાહકના ગરમ ભાગમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની થર્મલ હિલચાલની ઝડપ અન્ય ભાગ કરતાં વધુ હોય છે.

જો તમે હવે વાયરને એકલા છોડી દો, તો તે ધીમે ધીમે ઠંડુ થશે. કેટલીક ગરમી સીધી આસપાસની હવામાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવશે, કેટલીક ગરમી વાયરની ઓછી ગરમ બાજુમાં અને તેમાંથી આસપાસની હવામાં સ્થાનાંતરિત થશે.

આ કિસ્સામાં, થર્મલ હિલચાલના ઊંચા દરો સાથે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન વાહકના ઓછા ગરમ ભાગમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનમાં વેગ સ્થાનાંતરિત કરશે જ્યાં સુધી કંડક્ટરના સમગ્ર જથ્થામાં તાપમાન સમાન ન થાય, એટલે કે થર્મલના દરો ન થાય ત્યાં સુધી. કંડક્ટરના સમગ્ર જથ્થામાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ સમાન છે.

ચાલો પ્રયોગને જટિલ બનાવીએ. અમે વાયરને સીધા વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડીએ છીએ, બાજુને જ્યોત સાથે પ્રીહિટીંગ કરીએ છીએ જેની સાથે સ્ત્રોતનું નકારાત્મક ટર્મિનલ જોડાયેલ હશે. સ્ત્રોત દ્વારા બનાવેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, વાયરમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન નકારાત્મક ટર્મિનલથી હકારાત્મક ટર્મિનલ તરફ જવાનું શરૂ કરશે.

વધુમાં, વાયરને પ્રીહિટીંગ કરીને સર્જાયેલ તાપમાનનો તફાવત આ ઈલેક્ટ્રોન્સને માઈનસથી પ્લસ સુધીની ગતિમાં ફાળો આપશે.

આપણે કહી શકીએ કે સ્ત્રોતનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર વાયર સાથે ગરમી ફેલાવવામાં મદદ કરે છે, પરંતુ ગરમ છેડાથી ઠંડા છેડા તરફ જતા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ધીમા પડી જાય છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ આસપાસના અણુઓમાં વધારાની ઉષ્મા ઊર્જાનું પરિવહન કરે છે.

એટલે કે, મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની આસપાસના અણુઓની દિશામાં, જૌલ-લેન્ઝ ગરમીની તુલનામાં વધારાની ગરમી છોડવામાં આવે છે.

હવે વાયરની એક બાજુને ફરીથી જ્યોત વડે ગરમ કરો, પરંતુ વર્તમાન સ્ત્રોતને સકારાત્મક લીડ સાથે ગરમ બાજુ સાથે જોડો. નકારાત્મક ટર્મિનલની બાજુએ, કંડક્ટરમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની થર્મલ હિલચાલની ગતિ ઓછી હોય છે, પરંતુ સ્ત્રોતના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ તેઓ ગરમ અંત તરફ ધસી જાય છે.

વાયરને પહેલાથી ગરમ કરીને બનાવેલ મુક્ત ઈલેક્ટ્રોનની થર્મલ ગતિ આ ઈલેક્ટ્રોનની ગતિમાં માઈનસથી પ્લસ સુધી પ્રચાર કરે છે. ઠંડા છેડાથી ગરમ છેડા તરફ આગળ વધતા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ગરમ વાયરમાંથી ઉષ્મા ઊર્જાને શોષીને ઝડપી બને છે, એટલે કે તેઓ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની આસપાસના અણુઓની ઉષ્મા ઊર્જાને શોષી લે છે.

આ અસર જોવા મળી હતી 1856 માં બ્રિટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી વિલિયમ થોમસનજેમાં તે જાણવા મળ્યું સમાનરૂપે બિનસમાન રીતે ગરમ થતા ડાયરેક્ટ કરંટ વાહકમાં, જૉલ-લેન્ઝના કાયદા અનુસાર છોડવામાં આવતી ગરમી ઉપરાંત, વર્તમાનની દિશા (ત્રીજી થર્મોઇલેક્ટ્રિક અસર) ના આધારે વધારાની ગરમી કંડક્ટરના જથ્થામાં છોડવામાં આવશે અથવા શોષવામાં આવશે. .

થોમસન ગરમીનું પ્રમાણ વિદ્યુતપ્રવાહની તીવ્રતા, પ્રવાહની અવધિ અને વાહકમાં તાપમાનના તફાવતના પ્રમાણસર છે.t — થોમસન ગુણાંક, જે કેલ્વિન દીઠ વોલ્ટમાં વ્યક્ત થાય છે અને તેનું કદ સમાન છે થર્મોઈલેક્ટ્રોમોટિવ બળ.

અન્ય થર્મોઇલેક્ટ્રિક અસરો: સીબેક અને પેલ્ટિયર અસર