સીબેક, પેલ્ટિયર અને થોમસન થર્મોઇલેક્ટ્રિક અસરો

થર્મોઇલેક્ટ્રિક રેફ્રિજરેટર્સ અને જનરેટર્સનું સંચાલન થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઘટના પર આધારિત છે. આમાં સીબેક, પેલ્ટિયર અને થોમસન અસરોનો સમાવેશ થાય છે. આ અસરો થર્મલ ઉર્જાના વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર અને વિદ્યુત ઉર્જાને શીત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવા બંને સાથે સંબંધિત છે.

વાયરના થર્મોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો ગરમી અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહો વચ્ચેના જોડાણને કારણે છે:

• સીબેક અસર - ઉદભવ થર્મો-ઇએમએફ અસમાન વાયરની સાંકળમાં, તેના વિભાગોના વિવિધ તાપમાને;
• પેલ્ટિયર અસર - જ્યારે સીધો વિદ્યુત પ્રવાહ તેમનામાંથી પસાર થાય છે ત્યારે બે જુદા જુદા વાહકના સંપર્કમાં ગરમીનું શોષણ અથવા પ્રકાશન;
• થોમસન અસર - ધ્રુવમાંથી પસાર થતી વખતે વાહકના જથ્થામાં ગરમીનું શોષણ અથવા પ્રકાશન (સુપર-જુલ), તાપમાનના ઢાળની હાજરીમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ.

સીબેક, પેલ્ટિયર અને થોમ્પસન અસરો ગતિશીલ ઘટનાઓમાંની એક છે. તેઓ ચાર્જ અને ઊર્જાની હિલચાલની પ્રક્રિયાઓ સાથે સંબંધિત છે, તેથી તેમને ઘણીવાર સ્થાનાંતરિત ઘટના કહેવામાં આવે છે.સ્ફટિકમાં ચાર્જ અને ઊર્જાનો દિશાત્મક પ્રવાહ બાહ્ય દળો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને જાળવવામાં આવે છે: ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, તાપમાન ઢાળ.

કણોનો દિશાત્મક પ્રવાહ (ખાસ ચાર્જ કેરિયર્સમાં - ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો) આ કણોના એકાગ્રતા ઢાળની હાજરીમાં પણ થાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર પોતે ચાર્જ અથવા ઉર્જાના નિર્દેશિત પ્રવાહોનું સર્જન કરતું નથી, પરંતુ તે અન્ય બાહ્ય પ્રભાવો દ્વારા બનાવેલા પ્રવાહોને અસર કરે છે.

સીબેકોવ અસર

સીબેક અસર એ છે કે જો ખુલ્લા વિદ્યુત સર્કિટમાં ઘણા જુદા જુદા વાહક હોય છે, તો સંપર્કોમાંથી એક તાપમાન T1 (હોટ જંકશન) અને બીજું તાપમાન T2 (કોલ્ડ જંકશન) જાળવી રાખે છે, તો પછી એવી શરત હેઠળ કે T1 T2 ની બરાબર નથી. છેડે એક થર્મોઈલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ E સર્કિટ પર દેખાય છે. જ્યારે સંપર્કો બંધ હોય, ત્યારે સર્કિટમાં વિદ્યુત પ્રવાહ દેખાય છે.

સીબેકોવ અસર:

કંડક્ટરમાં તાપમાનના ઢાળની હાજરીમાં, ચાર્જ કેરિયર્સનો થર્મલ પ્રસરણ પ્રવાહ ગરમ છેડાથી ઠંડા અંત સુધી થાય છે. જો વિદ્યુત સર્કિટ ખુલ્લી હોય, તો વાહકો ઠંડા છેડે એકઠા થાય છે, જો આ ઇલેક્ટ્રોન હોય તો તેને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરે છે, અને છિદ્ર વહનના કિસ્સામાં હકારાત્મક રીતે. આ કિસ્સામાં, વળતર વિનાનું આયન ચાર્જ ગરમ છેડે રહે છે.

પરિણામી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઠંડા છેડા તરફ વાહકોની હિલચાલને ધીમું કરે છે અને ગરમ છેડા તરફ વાહકોની ગતિને વેગ આપે છે. તાપમાનના ઢાળ દ્વારા રચાયેલ બિન-સંતુલન વિતરણ કાર્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ બદલાય છે અને અમુક અંશે વિકૃત છે. પરિણામી વિતરણ એવું છે કે વર્તમાન શૂન્ય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત તાપમાનના ઢાળના પ્રમાણમાં છે જેના કારણે તે થાય છે.

પ્રમાણસરતા પરિબળનું મૂલ્ય અને તેની નિશાની સામગ્રીના ગુણધર્મો પર આધારિત છે. ઇલેક્ટ્રિક સીબેક ક્ષેત્રને શોધી કાઢવું ​​​​અને થર્મોઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળને માત્ર વિવિધ સામગ્રીઓથી બનેલા સર્કિટમાં માપવું શક્ય છે. સંભવિત સંપર્કોમાં તફાવતો સંપર્કમાં આવતી સામગ્રીના રાસાયણિક સંભવિતતાના તફાવતને અનુરૂપ છે.

પેલ્ટિયર અસર

પેલ્ટિયર અસર એ છે કે જ્યારે સીધો પ્રવાહ બે વાહક અથવા સેમિકન્ડક્ટર ધરાવતા થર્મોકોલમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે સંપર્ક બિંદુ પર ચોક્કસ માત્રામાં ગરમી છોડવામાં આવે છે અથવા શોષાય છે (પ્રવાહની દિશાને આધારે).

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન વિદ્યુત સંપર્ક દ્વારા p-પ્રકારની સામગ્રીમાંથી n-પ્રકારની સામગ્રી તરફ જાય છે, ત્યારે તેમણે ઊર્જા અવરોધને દૂર કરવો જોઈએ અને તેમ કરવા માટે ક્રિસ્ટલ જાળી (કોલ્ડ જંકશન) માંથી ઊર્જા લેવી જોઈએ. તેનાથી વિપરિત, જ્યારે n-પ્રકારની સામગ્રીમાંથી p-પ્રકારની સામગ્રીમાં જાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન જાળી (ગરમ જંકશન) ને ઊર્જાનું દાન કરે છે.

પેલ્ટિયર અસર:

થોમસન અસર

થોમસન અસર એ છે કે જ્યારે વાહક અથવા સેમિકન્ડક્ટરમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ વહે છે જેમાં તાપમાનનો ઢાળ બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે જૌલ ગરમી ઉપરાંત, ચોક્કસ માત્રામાં ગરમી છોડવામાં આવે છે અથવા શોષાય છે (પ્રવાહની દિશાને આધારે).

આ અસરનું ભૌતિક કારણ એ હકીકત સાથે સંબંધિત છે કે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જા તાપમાન પર આધારિત છે. પછી ઇલેક્ટ્રોન ઠંડા કરતાં ગરમ ​​સંયોજનમાં વધુ ઊર્જા મેળવે છે. વધતા તાપમાન સાથે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા પણ વધે છે, પરિણામે ગરમ છેડાથી ઠંડા છેડા સુધી ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ થાય છે.

હકારાત્મક ચાર્જ ગરમ છેડે અને નકારાત્મક ચાર્જ ઠંડા છેડે સંચિત થાય છે. ચાર્જનું પુનઃવિતરણ ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહને અટકાવે છે અને ચોક્કસ સંભવિત તફાવત પર, તેને સંપૂર્ણપણે બંધ કરે છે.

ઉપર વર્ણવેલ અસાધારણ ઘટના છિદ્રોના વહન સાથેના પદાર્થોમાં સમાન રીતે થાય છે, માત્ર એટલો જ તફાવત છે કે નકારાત્મક ચાર્જ ગરમ છેડે એકઠા થાય છે અને ઠંડા છેડે હકારાત્મક ચાર્જ થયેલ છિદ્રો. તેથી, મિશ્ર વાહકતા ધરાવતા પદાર્થો માટે, થોમસન અસર નજીવી હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

થોમસન અસર:

થોમસન ઇફેક્ટને વ્યવહારુ ઉપયોગ મળ્યો નથી, પરંતુ તેનો ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટર્સની અશુદ્ધ વાહકતાના પ્રકારને નિર્ધારિત કરવા માટે થઈ શકે છે.

સીબેક અને પેલ્ટિયર અસરોનો વ્યવહારિક ઉપયોગ

થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઘટના: સીબેક અને પેલ્ટિયર ઇફેક્ટ્સ - મશીનલેસ ગરમીથી ઇલેક્ટ્રિકલ એનર્જી કન્વર્ટર્સમાં વ્યવહારુ એપ્લિકેશન શોધો - થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર (TEG), હીટ પંપમાં — ઠંડકનાં ઉપકરણો, થર્મોસ્ટેટ્સ, એર કંડિશનર્સ, માપન અને નિયંત્રણ પ્રણાલીઓમાં જેમ કે તાપમાન સેન્સર, ગરમીનો પ્રવાહ (જુઓ — થર્મોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ટર્સ).

થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઉપકરણોના કેન્દ્રમાં વિશિષ્ટ સેમિકન્ડક્ટર તત્વો-ટ્રાન્સડ્યુસર્સ (થર્મોઇલેમેન્ટ્સ, થર્મોઇલેક્ટ્રિક મોડ્યુલ્સ) છે, ઉદાહરણ તરીકે, TEC1-12706. અહીં વધુ વાંચો: પેલ્ટિયર તત્વ - તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને કેવી રીતે તપાસવું અને કનેક્ટ કરવું