Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es el efecto Seebeck?
El efecto Seebeck (a menudo mal escrito como ‘efecto Seeback’) es la acumulación de un potencial eléctrico a través de un gradiente de temperatura en diferentes conductores o semiconductores eléctricos.
Por ejemplo, un termopar mide la diferencia de potencial entre un extremo frío y uno caliente para dos materiales diferentes (por ejemplo, un conductor eléctrico o un semiconductor). La diferencia de potencial medida es proporcional a la diferencia de temperatura entre los extremos fríos y calientes.
Este fenómeno fue descubierto por el físico alemán Thomas Seebeck (1770-1831). Seebeck descubrió esto al observar la aguja de una brújula que se desviaría cuando se formara un circuito cerrado entre esos dos metales o semiconductores diferentes .
Seebeck inicialmente creyó que se debía al magnetismo inducido por las diferencias de temperatura y llamó al efecto como un efecto termomagnético. Sin embargo, el físico danés Hans Christian Orsted se dio cuenta de que es una corriente eléctrica inducida, que debido a la ley de Ampere desvía el imán.
Explicación del efecto Seebeck
Los electrones de valencia en la parte más caliente del metal son los únicos responsables de eso y la razón detrás de esto es la energía térmica. También debido a la energía cinética de estos electrones, estos electrones de valencia migran más rápidamente hacia el otro extremo (más frío) en comparación con la parte más fría, los electrones migran hacia la parte más cálida. El concepto detrás de su movimiento es
- En el lado caliente, la distribución de Fermi es suave, es decir, la mayor concentración de electrones por encima de la energía de Fermi, pero en el lado frío, la distribución de Fermi es aguda, es decir, tenemos menos electrones por encima de la energía de Fermi.
- Los electrones van donde la energía es menor, por lo tanto, se moverá del extremo más cálido al extremo más frío, lo que conduce a la energía de transporte y, por lo tanto, a la temperatura de equilibrio eventualmente.
O en palabras simples, podemos llegar a la conclusión de que los electrones en un extremo más cálido tienen un impulso promedio alto en comparación con el más frío. Por lo tanto, llevarán energía con ellos (más en número) en comparación con el otro.
Este movimiento da como resultado una carga más negativa en la parte más fría que en la parte más cálida, lo que conduce a la generación de potencial eléctrico. Si este par está conectado a través de un circuito eléctrico . Da como resultado la generación de un DC. Sin embargo, el voltaje producido es de unos pocos microvoltios (10 -6 ) por diferencia de temperatura Kelvin. Ahora todos somos conscientes del hecho de que el voltaje aumenta en serie y la corriente aumenta en paralelo.
Entonces, teniendo en cuenta este hecho, si podemos conectar muchos de estos dispositivos para aumentar el voltaje (en caso de conexión en serie) o para aumentar la corriente máxima entregable (en paralelo). Manteniendo el cuidado de una sola cosa, se requiere una gran diferencia de temperatura para este propósito.
Sin embargo, una cosa debe tener en cuenta que tenemos que mantener una temperatura constante pero diferente y por lo tanto la distribución de energía en ambos extremos será diferente y por lo tanto conduce al exitoso proceso mencionado.
Coeficiente de Seebeck
El voltaje producido entre los dos puntos de un conductor cuando se mantiene una diferencia de temperatura constante de 1 ° Kelvin entre ellos se denomina coeficiente de Seebeck . Una de esas combinaciones de constantan de cobre tiene un coeficiente de Seebeck de 41 microvoltios por Kelvin a temperatura ambiente.
Efecto Spin Seebeck
Sin embargo, en el año 2008 se observó que cuando se aplica calor a un metal magnetizado, su electrón se reordena según su espín. Sin embargo, esta reordenación no fue responsable de la creación de calor. Este efecto es K / w como efecto Spin Seebeck. Este efecto se utiliza en el desarrollo de microinterruptores rápidos y eficientes.
Aplicaciones del efecto Seebeck
Las aplicaciones del efecto Seeback incluyen:
- Este efecto Seebeck se usa comúnmente en termopares para medir las diferencias de temperatura o para activar los interruptores electrónicos que pueden encender o apagar el sistema. Las combinaciones de termopares de metal comúnmente utilizadas incluyen constantan / cobre, constantan / hierro, constantan / cromo y constantan.
- El efecto Seebeck se utiliza en un generador termoeléctrico, que funciona como un motor térmico.
- Estos también se utilizan en algunas plantas de energía para convertir el calor residual en energía adicional.
- En automóviles como generadores termoeléctricos automotrices para aumentar la eficiencia del combustible.
