Seebeckův jev se projevuje u dvou vodičů A a B, u kterých je udržována teplota jejich spojů na rozdílných teplotách T1 > T2.
V obvodě (viz obrázek) se objeví napětí a začne jím protékat proud. Seebeckův jev se tedy projeví vznikem termoelektrického napětí.
Pro elektromotorické napětí ΕAB a absolutní teploty spojů platí experimentálně zjištěný vztah:
ΕAB = (aA - aB) (T2 - T1) + 0,5 (bA - bB) (T2 - T1)2
- ΕAB
- elektromotorické napětí
- a, b
- Seebeckovy koeficienty
- T
- teplota
Seebeckovy koeficienty
Seebeckovy koeficienty se udávají vzhledem k olovu.
| Kov | a [µV/K] | b [µV/K2] |
|---|---|---|
| Antimon | 35,6 | 0,145 |
| Bizmut | -74,4 | 0,032 |
| Konstantan | -38,1 | -0,0888 |
| Měď | 2,71 | 0,0079 |
| Nikl | -19,1 | -3,02 |
| Platina | -3,03 | -3,25 |
| Železo | 16,7 | -0,0297 |
Koeficienty a, b jsou mj. závislé na přesném složení materiálu a jeho struktuře. Hodnoty uvedené v tabulce je z tohoto důvodu třeba brát s rezervou.
Termočlánky
Termočlánky (termoelektrické články) se používají hlavně pro měření teploty. Termočlánek bývá obvykle vyroben z tenkého vodiče o průměru 0,1–0,5 mm, které jsou na konci svařené a uložené v keramické dvojkapiláře. Napětí článku se obvykle měří kompenzátorem nebo jiným citlivým přístrojem na jednosměrný proud.
| Kovy | Min. teplota [°C] | Max. teplota [°C] |
|---|---|---|
| Konstantan – měď | -200 | 400 |
| Konstantan – železo | -200 | 950 |
| Platina – platina + 6 nebo 10 % Rh | -200 | 1300 |
V praxi
Seebeckův jev byl objeven v roce 1821 T. J. Seebeckem při pozorování, že bimetalový obvod vychyluje kompas – teplotní rozdíl generoval proud, který vytvářel magnetické pole. Dnes je jev základem tří hlavních aplikací:
- Termočlánky – měření teploty v průmyslu, laboratořích i domácích spotřebičích (od −200 °C do +1 300 °C podle kombinace kovů).
- Termoelektrické generátory – přeměna odpadního tepla (výfukové plyny, průmyslové procesy) na elektrickou energii bez pohyblivých částí.
- Termoelektrické chladiče (Peltierovy články) – využívají inverzní Peltierův jev, příbuzný Seebeckovu jevu, pro chlazení bez kompresoru.
Největší termoelektrické napětí generují kombinace kovů s koeficienty opačného znaménka – například bizmut (−74,4 µV/K) a antimon (+35,6 µV/K), jejichž kombinace dává rozdíl přes 110 µV/K.
Časté otázky
- Co je Seebeckův jev?
- Seebeckův jev je fyzikální jev, při němž vzniká termoelektrické napětí v obvodu dvou různých vodičů, jejichž spoje jsou udržovány na různých teplotách. Pojmenován je po T. J. Seebeckovi, který ho objevil v roce 1821.
- Co je Seebeckův koeficient?
- Seebeckův koeficient (také termoelektrická síla) vyjadřuje velikost termoelektrického napětí na stupeň teplotního rozdílu. Udává se v µV/K (mikrovolt na kelvin) a měří se vždy vůči referenčnímu materiálu – standardně vůči olovu. Například antimon má koeficient a = 35,6 µV/K, bizmut a = −74,4 µV/K.
- Jak se Seebeckův jev využívá v praxi?
- Nejběžnější aplikací jsou termočlánky – čidla pro měření teploty od −200 °C do přes 1 300 °C. Dále se jev uplatňuje v termoelektrických generátorech (přeměna odpadního tepla na elektřinu) a v termoelektrických chladičích (Peltierovy články).
- Jaký je rozdíl mezi Seebeckovým, Peltierovým a Thomsonovým jevem?
- Všechny tři jsou termoelektrické jevy. Seebeckův jev: teplotní rozdíl generuje napětí. Peltierův jev: elektrický proud způsobuje přenos tepla na spoji dvou vodičů (základ termoelektrických chladičů). Thomsonův jev: proud v jednom vodiči s teplotním gradientem způsobuje absorbci nebo uvolňování tepla.
- Který kov má největší Seebeckův koeficient?
- Z kovů v tabulce má největší absolutní hodnotu koeficientu bizmut (a = −74,4 µV/K) a antimon (a = 35,6 µV/K). Dvojice bizmut–antimon proto generuje nejvyšší termoelektrické napětí na stupeň teplotního rozdílu.
Zdroj: [17]