Thomson-effekt
Den Thomson effekten er en termoelektrisk effekt oppdaget av Baron Kelvin William Thomson i 1851 . Den beskriver forholdet mellom en elektrisk strøm (eller en elektrisk spenning ) og en varmestrøm (eller en termisk gradient ) i et ledende materiale .
Prinsipper
Thomson viste i 1851 at Seebeck- og Peltier- effektene henger sammen: et materiale utsatt for en elektrisk spenning og krysset av en elektrisk strøm, veksler varme med det ytre miljøet. Omvendt genereres en elektrisk strøm av et materiale som er utsatt for en termisk gradient og krysses av en varmestrøm . Den grunnleggende forskjellen mellom Seebeck- og Peltier- effekten og Thomson-effekten er at sistnevnte eksisterer for et enkelt materiale og ikke krever nærvær av et kryss.
Thomson-effekt er demonstrert ved en temperatur -gradient T og en elektrisk strøm I er til stede samtidig . Det er da generering (utslipp) eller absorpsjon av varme Q i hvert materialsegment tatt individuelt. Den termiske fluksgradienten på grunn av Thomson-effekten i materialene er gitt av:
eller
- er den termiske kraften utvekslet med det ytre miljøet på tidspunktet t i x ,
- er temperaturgradienten på tidspunktet t i x ,
- τ er Thomson-koeffisienten,
- t er tidskoordinaten og
- x er den romlige koordinaten (se diagram).
Det er også et begrep på grunn av Joule-effekten med ρ den elektriske motstanden og J strømtettheten, men d Q / d x er null hvis materialet er homogent ( ρ uavhengig av x ).
Peltier- koeffisientene Π og Seebeck S er relatert til Thomson-koeffisienten τ av Kelvin-ligningene:
Med tanke på dette siste forholdet er det klart at Thomson-effekten kun vil være tilstede i materialer som Seebeck-koeffisienten avhenger betydelig av temperaturen for. Faktisk hvis S er uavhengig av temperaturen, da . Således er for eksempel Thomson-effekten ubetydelig i bly , for hvilken Seebeck-koeffisienten er nesten uavhengig av temperatur.
