Hvad er et termoelement, og hvordan fungerer det

Termoelementer findes på grund af et sådant fænomen som kontaktpotentialeforskel. Hvis to forskellige faste ledere eller halvledere bringes i tæt kontakt med hinanden, dannes separerede elektriske ladninger i nærheden af ​​stedet for deres kontakt. I dette tilfælde vil der ved de udvendige ender af disse ledere forekomme en potentiel forskel. Denne potentialforskel vil være lig med forskellen i arbejdsfunktionen for hvert metal divideret med elektronladningen

Det er klart, at hvis du lukker et sådant par i en ring, vil den resulterende EMF være nul, men hvis den på den ene side stadig er åben, vil der være en rigtig EMF, der spænder fra tiendedele af en volt til enheder af volt, afhængigt af hvad dette er til materialerne.

Selvfølgelig er det ikke muligt at måle kontaktpotentialeforskellen med et voltmeter, men det vil manifestere sig på strømspændingsegenskaben, for eksempel manifesterer det sig i en transistor og i dioden på p-n-krydset.

Hovedpunkterne er, at når for eksempel to metaller kommer i kontakt, går systemet ud af ligevægt, fordi de to metalleres kemiske potentialer ikke er lig med hinanden, som et resultat, diffunderer elektronerne mod et fald i deres energi, hvilket igen fører til en ændring i ladning og elektrisk potentiale for kontaktede metaller. Så i nærkontaktområdet begynder væksten af ​​det elektriske felt, og som et resultat har vi det, vi har.

Hvis vi nu igen overvejer disse to ledere af forskellige metaller, kun lukket i en ring, når den samlede emk i et lukket kredsløb bliver nul, får vi to kontaktsteder. Vi kalder disse steder kryds.

Så der er to forbindelser mellem to forskellige konduktører. Hvad hvis du prøver at varme op et af krydsene og lade det andet ved stuetemperatur? Da de tilsluttede metaller er forskellige, og der er en kontaktpotentialeforskel i hver samling, vil krydserne naturligvis opleve forskellige afvigelser af EMF ved forskellige temperaturer.

Eksperimentet beviser, at den potentielle forskel mellem knudepunkterne vil være proportional med deres temperaturforskel, så du kan indtaste proportionalitetskoefficienten, der kaldes termo-EMF. For forskellige termoelementer vil termo-EMF være anderledes.

Hvis spændingen måles i sammenhæng med en sådan ring, viser det sig i et bestemt temperaturområde at være næsten strengt proportionalt med temperaturforskellen på krydserne. Og selvom du kun forlader et kryds (som på figuren) og kun varmer det op og måler spændingen mellem to ender, der er placeret ved den samme rumtemperatur, kan du stadig finde en meget klar afhængighed af EMF af den aktuelle krydsstemperatur. Sådan fungerer termoelementer.

Det beskrevne fænomen henviser til termoelektrisk, og selve effekten, på grundlag af hvilken alle termoelementer fungerer, kaldes Seebeck-effekt, til ære for sin opdager - Thomas Seebeck. I dag kan du møde industrielle termoelementer, hvor elektroderne, afhængigt af det krævede målte temperaturområde, er lavet af specielt udvalgte legeringer.

For eksempel har termoelementer fremstillet af chromel og aluminiumlegeringer en termo-emf-koefficient på 40 mikrovolt pr. ° C og er designet til at måle temperaturer i området fra 0 til + 1100 ° C. Et par kobber-konstantan, så populært som et demonstrationsværktøj, giver dig mulighed for at måle temperaturer fra -185 til + 300 ° C.

Dens termo-EMF afhænger stærkt af den specifikke temperaturforskel. Derfor for at evaluere dens parametre er det praktisk at bruge tabellen, for eksempel ved en kold krydsstemperatur på 0 ° C, ved en temperaturforskel på 100 grader, vil den potentielle forskel for kobber-konstantparret være ca. 4,25 mV.