Термоелектричний ефект (продовження)
Ефект Томсона (1892): струм є в провіднику, якщо його нерівномірно нагріти.
Відкритий в 1892 Вільямом Томсоном.
Термоелектричний ефект (продовження)
Ефект Сібека: ЕРС створюється поперек об’єднання двох неоднорідних струмопровідних матеріалів, які об’єднані.
Є основою всіх термоелектричних сенсорів
Ефект Пелтьє використовують в термоелектричних генераторах
Ефект Сібека
Якщо обидва кінці двох провідників з’єднані між собою і температура між ними різна, то по замкнутому електричному колу буде
циркулювати термоелектричний струм.
Ефект Сібека (продовження)
Якщо коло є відкритим, то ЕРС буде проявлятись поперек відкритого кола (режим сенсингу).
Термопара - аналіз
Провідники a, b однорідні
Об’єднання при
температурі T2 та T1
На з’єднаннях 1 та
2: emfA = A T2 T1 |
emfB = B T2 T1 |
Загальна ЕРС:
emfT = emfA emfB = 
A B
T2 T1
= AB
T2 T1
Термопара – аналіз (продовження)
A та B – абсолютні коефіцієнти Сібека (в V/ C) і є властивостями
матеріалів A, B
AB= A B – відносний коефіцієнт
Сібека для об’єднання металів (в
V/ C)
Абсолютні коефіцієнти Сібека
Tab le 3.3. Absolute Seebeck coefficients for selected elements (Thermoelectric series)
Material |
[ V/ K] |
p-Silicon |
100 - 1000 |
Antimony (Sb) |
32 |
Iron (Fe) |
13.4 |
Gold (Au) |
0.1 |
Copper (Cu) |
0 |
Silver (Ag) |
0.2 |
Aluminum (Al) |
3.2 |
Platinum (Pt) |
5.9 |
Cobalt (Co) |
20.1 |
Nickel (Ni) |
20.4 |
Bismuth (Sb) |
72.8 |
n-Silicon |
100 to -1000 |
Термопари – стандартні типи
Ta ble 3.4. Thermocouples (standard types and others) and some of their properties
Materials |
Sensitivity |
Standard |
Temperature |
Notes |
|
[ V/ C] |
Type |
range [ C] |
|
|
at 25 C. |
designation |
|
|
Copper/Constantan |
40.9 |
T |
270 to 600 |
Cu/60%Cu40%Ni |
Iron/Constantan |
51.7 |
J |
270 to |
Fe/60%Cu40%Ni |
|
|
|
1000 |
|
Chromel/Alumel |
40.6 |
K |
270 to |
90%Ni10%Cr/55%Cu45%Ni |
|
|
|
1300 |
|
Chromel/Constantan |
60.9 |
E |
200 to |
90%Ni10%Cr/60%Cu40%Ni |
|
|
|
1000 |
|
Platinum(10%)/Rhodium-Platinum |
6.0 |
S |
to 1450 |
Pt/90%Pt10%Rh |
Platinum(13%)/Rhodium-Platinum |
6.0 |
R |
to 1600 |
Pt/87%Pt13%Rh |
Silver/Paladium |
10 |
|
200 to 600 |
|
Constantan/Tungsten |
42.1 |
|
0 to 800 |
|
Silicon/Aluminum |
446 |
|
40 to 150 |
|
Carbon/Silicon Carbide |
170 |
|
0 to 2000 |
|
Note: sensitivity is the relative Seebeck coefficient.
Коефіцієнти Сібека (продовження)
Коефіцієнти Сібека частіше малі –
Від декількох мкВ до декількох мВ на градус
Вихід може бути виміряний безпосередньо
Вихід зазвичай розширюється перед з’єднанням з процесом
ЕРС від зовнішніх джерел створює шуми.
Термопари можна використовувати як
термометри
Термоелектричні закони:
Три закони для роботи термопари:
ЗАКОН 1. Термоелектричний струм не можна створити в однорідному колі
лише температурою.
Цей закон показує потребу в неоднорідності матеріалів.