Constantinescu Nicolae Cristian
Grupa 1.1.2 Electronica
I. Scopul lucrarii
Lucrarea de fata īsi propune studiul efectului Seebeck, precum si a dispozitivului ce se bazeaza pe acest fenomen, termocupla.
Elemente de teorie
Efectul Seebeck este un efect termoelectric. 555w2212f Efectele termoelectrice au loc atunci cānd asupra purtatorilor de sarcina electrica din solide actioneaza cāmp electric si (sau) gradient de temperatura. Electronii si golurile sunt purtatorii de sarcina electrica si energie, lucru ce face ca efectele electrice sa fie īnsotite de efecte termice si invers.
Daca doua materiale diferite se afla īn contact, formānd un circuit, iar cele doua contacte sunt la temperaturi diferite va apare o tensiune electrica numita tensiune termoelectrica, iar īn circuit apare un curent electric. Fenomenul de aparitie al unei tensiuni termoelectrice se numeste efect Seebeck. El apare īn metale si semiconductori.
Daca presupunem ca avem doua metale A si B, iar cele doua jonctiuni sunt mentinute la temperaturile T1 si T2 atunci datorita existentei gradientului de temperatura (T1-T2) īntre cele doua jonctiuni se constata aparitia unui cāmp electric care este proportional cu gradientul de temperatura. Pentru o singura directie, de exemplu axa Ox, se poate scrie:
Coeficientul de proportionalitate S se numeste coeficient Seebeck. Acest coeficient depinde de temperatura, ceea ce īnseamna ca dependenta εx de gradientul de temperatura nu este liniara.
|
T1 |
|
T2 |
A |
Tensiunea termoelectromotoare este prin definitie integrala cāmpului εr īn lungul conturului, format din cele doua metale, adica:
,
unde εxA si εxB sunt cāmpurile electrice īn metalele A si B.
De aici, aplicānd prima relatie rezulta:
Se poate afirma īn concluzie ca diferenta de potential depinde de diferenta de temperatura a jonctiunilor si de diferenta coeficientilor Seebeck din cele doua metale. Calculele cantitative pe baza ecuatiei lui Boltzman dau pentru S valoarea:
,
unde Δ depinde de viteza medie si drumul liber mediu īntre ciocniri.
Metalele, spre deosebire de semiconductori, au valori mai mici ale tensiunii termoelectrice.
Efectul Seebeck are o larga aplicabilitate la masurarea temperaturilor. Pentru aceasta e construiesc termocuple formate din doua fire sau bare, din metale diferite care au o dependenta cunoscuta a tensiunii electromotoare īn functie de diferenta de temperatura. La punctele de contact conductoarele sunt lipite sau sudate. O sudura este plasata īntr-un vas cu gheata care are T0=0o C iar cealalta, īn regiunea unde se masoara temperatura T. Tensiunea termoelectromotoare se masoara cu un voltmetru (milivoltmetru).
Daca un curent electric strabate jonctiunea dintre doua materiale diferite, pe lānga caldura Joule-Lentz obisnuita, la jonctiune este emisa sau absorbita caldura īn functie de sensul curentului. Acest fenomen este invers efectului Seebeck si este cunoscut sub numele de efectul Peltier.
Pentru verificarea celor de mai sus propunem urmatorul montaj experimental:
III. Mod de lucru
Se realizeaza montajul din figura.
Se introduce termocupla īn cuptor si se porneste cuptorul si se creste temperatura pāna cānd termometrul indica valoarea de 100o C care se transcrie īn fisa individuala de lucru. Se citeste valoarea tensiunii termoelectromotoare de pe voltmetru (milivoltmetru)si se trece īn fisa individuala de lucru.
Se repeta experienta de īnca patru ori, de fiecare data temperatura se creste cu cāte 100o C, notānd īn fisa individuala de lucru valorile pentru temperatura si tensiunea termoelectromotoare.
IV. Culegerea si prelucrarea datelor
Valorile īnregistrate la punctul precedent se trec īntr-un tabel ce va alcatui fisa individuala de lucru. Tabelul are urmatoarele caracteristici:
|
Nr. crt. |
T(o C) |
E(mV) |
|
|
|
|
Fisa de lucru a studentului Constantinescu Nicolae Cristian
|
Nr. crt. |
T(o C) |
E(mV) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
