Эфект Зеебека

.]]

**Эфект Зеебека** — з’ява ўзнікнення ЭРС у замкнёным электрычным ланцугу, які складаецца з паслядоўна злучаных разнастайных праваднікоў, кантакты паміж якімі знаходзяцца пры розных тэмпературах.

Эфект Зеебека таксама часам называюць проста тэрмаэлектрычным эфектам.

## Гісторыя 
Дадзены эфект быў адкрыты ў 1821 г. Т. Ё. Зеебекам. У 1822 годзе ён апублікаваў вынікі сваіх вопытаў у артыкуле «Да пытання аб магнітнай палярызацыі некаторых металаў і руд, якая ўзнікае ва ўмовах рознасці тэмператур», апублікаванай у дакладах Прускай акадэміі навук.

## Апісанне 
Эфект Зеебека складаецца ў тым, што ў замкнёным ланцугу, які складаецца з разнастайных праваднікоў, узнікае тэрма-ЭРС, калі месца кантактаў падтрымліваюць пры розных тэмпературах. Ланцуг, якая складаецца толькі з двух розных праваднікоў, называецца тэрмаэлементам або тэрмапарай.

Велічыня тэрма-ЭРС, якая ўзнікае, ў першым набліжэнні залежыць толькі ад матэрыялу праваднікоў і тэмператур гарачага (T_1) і халоднага (T_2) кантактаў.

У невялікім інтэрвале тэмператур тэрма-ЭРС E можна лічыць прапарцыянальнай рознасці тэмператур:

: E = \alpha_{12}(T_2 - T_1), дзе \alpha_{12} — тэрмаэлектрычная здольнасць пары (або каэфіцыент тэрма-ЭРС).

У найпрасцейшым выпадку каэфіцыент тэрма-ЭРС вызначаецца толькі матэрыяламі праваднікоў, аднак, строга кажучы, ён залежыць і ад тэмпературы, і ў некаторых выпадках, са змяненнем тэмпературы \alpha_{12} змяняе знак.

Больш карэктны выраз для тэрма-ЭРС:

: \mathcal E = \int\limits_{T_1}^{T_2} \alpha_{12}(T)dT.

Велічыня тэрма-ЭРС складае мілівольты пры рознасці тэмператур у 100 К і тэмпературы халоднага спая у 0 °C (напрыклад, пара медзь-канстантан дае 4,25 мВ, плаціна-родый — 0,643 мВ, ніхром-нікель — 4,1 мВ).

## Тлумачэнне эфекту 
Ўзнікненне эфекту Зеебека выклікана некалькімі складнікамі.

### Розная залежнасць сярэдняй энергіі электронаў ад тэмпературы ў розных рэчывах 
Калі ўздоўж правадніка існуе градыент тэмператур, то электроны на гарачым канцы набываюць больш высокія энергіі і хуткасці, чым на халодным; у паўправадніках у дадатак да гэтага канцэнтрацыя электронаў праводнасці расце з тэмпературай. У выніку ўзнікае паток электронаў ад гарачага канца да халоднага і на халодным канцы назапашваецца адмоўны электрычны зарад, а на гарачым застаецца нескампенсаваны дадатны зарад. Працэс назапашвання зарада працягваецца да таго часу, пакуль рознасць патэнцыялаў, якая ўзнікла, не выкліча паток электронаў у зваротным кірунку, роўны першаснаму, дзякуючы чаму ўсталюецца раўнавага.

ЭРС, узнікненне якой апісваецца дадзеных механізмам, называецца *аб’ёмнай ЭРС*.

### Розная залежнасць ад тэмпературы кантактнай рознасці патэнцыялаў 
Кантактная рознасць патэнцыялаў выкліканая адзнакай энергій Фермі ў розных праваднікоў, якія кантактуюць. Пры стварэнні кантакту хімічныя патэнцыялы электронаў становяцца аднолькавымі, і ўзнікае кантактная рознасць патэнцыялаў, роўная

: U = \frac{F_2-F_1}{e}, дзе F — энергія Фермі, e — зарад электрона.

На кантакце тым самым існуе электрычнае поле, лакалізаванае ў тонкім прыкантактным пласце. Калі скласці замкнёны ланцуг з двух металаў, то U ўзнікае на абодвух кантактах. Электрычнае поле будзе накіравана аднолькавым чынам у абодвух кантактах — ад большага F да меншага. Гэта значыць, што калі здзейсніць абыход па замкнёным контуры, то ў адным кантакце абыход будзе адбывацца па полі, а ў іншым — супраць поля. Цыркуляцыя вектара **Е** тым самым будзе роўная нулю.

Калі тэмпература аднаго з кантактаў зменіцца на dT, то, паколькі энергія Фермі залежыць ад тэмпературы, U таксама зменіцца. Але калі змянілася ўнутраная кантактная рознасць патэнцыялаў, то змянілася электрычнае поле ў адным з кантактаў, і таму цыркуляцыя вектара Е будзе адрознівацца ад нуля, гэта значыць з’яўляецца ЭРС ў замкнёным ланцугу.

Дадзеная ЭРС называецца *кантактная ЭРС*.

Калі абодва кантакты тэрмаэлемента знаходзяцца пры адной і той жа тэмпературы, то і кантактная, і аб’ёмная тэрма-ЭРС знікаюць.

### Фаноннае захапленне 
Калі ў цвёрдым целе існуе градыент тэмпературы, то лік фанонаў, якія рухаюцца ад гарачага канца да халоднага, будзе больш, чым у зваротным кірунку. У выніку сутыкненняў з электронамі фаноны могуць захапляць за сабой апошнія і на халодным канцы ўзору будзе назапашвацца адмоўны зарад (на гарачым — дадатны) да таго часу, пакуль рознасць патэнцыялаў, якая ўзнікла, не ўраўнаважыць эфект захаплення.

Гэтая рознасць патэнцыялаў і ўяўляе сабой 3-і складнік тэрма-ЭРС, які пры нізкіх тэмпературах можа быць у дзясяткі і сотні разоў больш разгледжаных вышэй. У магнетыках назіраецца дадатковы складнік тэрма-ЭРС, абумоўленая эфектам захаплення электронаў магнонамі.

Ўжываецца для стварэння тэрмадатчыка (напрыклад, у камп’ютарах). Такія датчыкі мініяцюрныя і вельмі дакладныя.

## Спасылкі 
* История открытия термоэлектрического эффекта 
* Эфект Зеебека на відэа

## Гл. таксама 
* Эфект Пельцье
* Эфект Томсана
* Тэрмаэлектрычныя з’явы
* Спінавы эфект Зеебека
* Тэрмапара

Катэгорыя:Тэрмаэлектрычныя з’явы
Катэгорыя:Фізічныя эфекты і з’явы