Явище Зеебека

Розглянемо замкнене коло, яке складається з двох провідників 1 і 2 (Рис. 4, 2).

Згідно з другим законом Кірхгофа, електрорушійна сила ε, що діє у даному колі, дорівнює сумі спадів напруг і відповідно на ділянках a1b і b2a, тобто у першому і другому провідниках

. (4.6)

Значення і можна визначити за законом Ома для ділянки кола (3.13).

Якщо врахувати, що на ділянках a 1 b і b 2 a не прикладемо ЕРС, то і . Підставивши ці значення у (4.6), отримаємо:

Таким чином, з врахуванням (4.5), можна стверджувати, що у розглядуваному колі діє електрорушійна сила, яка дорівнює алгебраїчній сумі всіх внутрішніх контактних різниць потенціалів

,

або

, (4.7)

де . Величина α – стала, яка характеризує властивості контакту двох металів.

Якщо температури обох спаїв одинакові, то з рівняння (4.7) випливає, що у замкненому колі, утвореному кількома металевими провідниками, усі спаї яких перебувають при однаковій температурі, електрорушійна сила за рахунок тільки контактних різниць потенціалів виникнути не може. Інакше виглядає справа коли температури спаїв і різні, наприклад > . У цьому випадку в замкненому колі виникає так звана термоелектрорушійна сила, пропорційна різниці температур обох спаїв.

Термоелектричні явища у металах набули широкого застосування, головним чином для вимірюванні температури. Для цієї мети використовують термоелементи, або термопари - дві дротини, виготовлені з різних металів або сплавів, значення коефіцієнту α яких у формулі (4.7) відоме. Кінці цих дротин зварюють (рис.4. 3).

Один спай вміщують в середовище, темпе­ратуру якого Т₂ необхідно виміряти, а другий – у середовище з відомою температурою Т₁. Вимірюючи за допомогою мілівольтметра, отримуємо з (4.7) значення температури Т₂.

Термопари мають багато переваг над звичайними термометрами: значно ширший діапазон вимірюваних температур, велику чутливість, дають змогу передавати інформацію про температуру об’єкту на віддаль, здійснювати автоматичне вимірювання, запис і регулювання температури. Крім вимірювання температури, термоелектричні явища у металах використовують також для створення термоелектричних джерел струму -термогенераторів.