Efecto Seebeck: ¿Qué es? (Voltaje, coeficiente y ecuación)

Se el primero en calificar

Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El efecto Seebeck es un fenómeno eléctrico que se produce cuando dos metales conductores diferentes se unen y se someten a una diferencia de temperatura. Este efecto fue descubierto por Thomas Johann Seebeck en 1821, y desde entonces ha sido ampliamente estudiado y utilizado en diversas aplicaciones, como la generación de energía termoeléctrica y la medición de temperaturas.

El efecto Seebeck se basa en la existencia de una diferencia de potencial eléctrico, o voltaje, entre los extremos de los metales cuando se someten a una diferencia de temperatura. Este voltaje depende del coeficiente de Seebeck de cada metal, que es una propiedad que indica la cantidad de voltaje que se genera por unidad de diferencia de temperatura.

La ecuación que describe el efecto Seebeck es la siguiente:

V = S1 – S2 (T1 – T2)

Donde V es el voltaje generado, S1 y S2 son los coeficientes de Seebeck de los metales 1 y 2 respectivamente, y T1 y T2 son las temperaturas de los extremos de los metales.

El voltaje generado depende del coeficiente de Seebeck de cada metal y puede ser utilizado en diversas aplicaciones.

Definición del Efecto Seebeck

El Efecto Seebeck es un fenómeno descubierto por el físico alemán Thomas Johann Seebeck en el año 1821. Se trata de la generación de una diferencia de potencial eléctrico en un circuito cerrado cuando hay una diferencia de temperatura entre dos puntos del mismo. Esta diferencia de potencial se conoce como voltaje Seebeck o EMF (fuerza electromotriz).

Coeficiente Seebeck

El coeficiente Seebeck es una constante que indica la magnitud de la generación de voltaje Seebeck en un material. Se mide en microvoltios por grado Celsius (µV/°C) y varía según el tipo de material utilizado en el circuito.

El coeficiente Seebeck se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

«El coeficiente Seebeck es igual al voltaje Seebeck dividido por la diferencia de temperatura entre los dos puntos del circuito.»

Por lo tanto, el coeficiente Seebeck es una medida de la eficiencia del material utilizado en la generación de voltaje Seebeck. Cuanto mayor sea el coeficiente Seebeck, mayor será la generación de voltaje Seebeck y, por lo tanto, mayor será el potencial para la aplicación de este efecto en la generación de energía.

Ecuación del Efecto Seebeck

La ecuación del Efecto Seebeck es la siguiente:

«El voltaje Seebeck generado en un circuito cerrado es igual al producto del coeficiente Seebeck y la diferencia de temperatura entre los dos puntos del circuito.»

Es decir, si se tiene un circuito cerrado con dos puntos a diferentes temperaturas, se puede calcular el voltaje Seebeck generado a través de esta ecuación.

Ejemplo de aplicación del Efecto Seebeck

Un ejemplo de aplicación del Efecto Seebeck es la termoelectricidad. En la termoelectricidad, se utilizan materiales que generan voltaje Seebeck cuando se someten a una diferencia de temperatura. Este voltaje Seebeck se puede utilizar para generar energía eléctrica, convirtiendo la energía térmica en energía eléctrica.

Un ejemplo concreto de aplicación del Efecto Seebeck en la termoelectricidad es en los termopares. Los termopares son sensores que se utilizan para medir la temperatura en diferentes procesos industriales. Estos sensores están compuestos por dos cables de diferentes materiales que se unen en un extremo. Cuando este extremo se somete a una diferencia de temperatura, se genera un voltaje Seebeck que se puede medir y, por lo tanto, se puede conocer la temperatura en ese punto del proceso industrial.

Conclusión

El voltaje Seebeck generado en un circuito cerrado depende del coeficiente Seebeck del material utilizado y la diferencia de temperatura entre los dos puntos del circuito, según la ecuación del Efecto Seebeck.

Te interesará:  Comparación de superconductores tipo I y tipo II

Generación de voltaje

La generación de voltaje es un proceso que ocurre cuando hay una diferencia de temperatura en un material conductor. Este fenómeno se conoce como Efecto Seebeck, en honor al físico alemán Thomas Johann Seebeck que lo descubrió en 1821.

¿Qué es el Efecto Seebeck?

El Efecto Seebeck es la generación de voltaje en un circuito eléctrico debido a una diferencia de temperatura en un material conductor. Este efecto se debe a la presencia de electrones libres en el material, que se mueven de forma desordenada debido a la temperatura.

Voltaje, coeficiente y ecuación

El voltaje generado por el Efecto Seebeck depende de la diferencia de temperatura entre dos puntos del material conductor y de su coeficiente Seebeck. El coeficiente Seebeck es una medida de la capacidad del material para generar voltaje en función de la diferencia de temperatura.

La ecuación que describe el Efecto Seebeck es:

V = S * (T2 – T1)

Donde:

  • V es el voltaje generado
  • S es el coeficiente Seebeck del material conductor
  • T1 y T2 son las temperaturas en los puntos de medición

Este voltaje depende del coeficiente Seebeck del material y de la diferencia de temperatura, y puede ser calculado mediante la ecuación V = S * (T2 – T1).

Coeficiente Seebeck

El Coeficiente Seebeck es una medida de la capacidad de un material para generar una corriente eléctrica a partir de una diferencia de temperatura. Es decir, es la capacidad de un material para convertir la energía térmica en energía eléctrica.

El Coeficiente Seebeck (también conocido como Coeficiente de Seebeck) se expresa en unidades de voltios por kelvin (V/K) y se representa con la letra «S». Su valor depende del material del que esté hecho el conductor y de la temperatura a la que se encuentra.

¿Cómo se calcula el Coeficiente Seebeck?

El Coeficiente Seebeck se puede calcular utilizando la ecuación:

S = ΔV/ΔT

Donde:

  • S: Coeficiente Seebeck
  • ΔV: Diferencia de potencial eléctrico (medido en voltios)
  • ΔT: Diferencia de temperatura (medido en kelvin)

Por lo tanto, el Coeficiente Seebeck se calcula dividiendo la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un conductor por la diferencia de temperatura entre esos mismos puntos.

Ejemplo de Coeficiente Seebeck

Un ejemplo de Coeficiente Seebeck es el termopar. Un termopar es un dispositivo que se utiliza para medir la temperatura. Está hecho de dos metales diferentes conectados en ambos extremos. Cuando hay una diferencia de temperatura entre los dos extremos del termopar, se genera una corriente eléctrica. El Coeficiente Seebeck de un termopar se utiliza para determinar la temperatura a la que se encuentra el dispositivo.

Por ejemplo, si tenemos un termopar hecho de cobre y hierro, y la diferencia de temperatura entre los dos extremos es de 10 grados Celsius (ΔT = 10 ºC), y la diferencia de potencial eléctrico entre los dos extremos es de 5 milivoltios (ΔV = 5 mV), entonces el Coeficiente Seebeck se calcularía de la siguiente manera:

S = ΔV/ΔT = (5 mV) / (10 ºC) = 0,5 mV/ºC

Por lo tanto, el Coeficiente Seebeck del termopar de cobre y hierro es de 0,5 mV/ºC.

Aplicaciones del Coeficiente Seebeck

El Coeficiente Seebeck tiene muchas aplicaciones en la vida cotidiana y en la industria. Algunas de estas aplicaciones son:

  • Termopares para medir la temperatura en hornos, motores, sistemas de refrigeración, etc.
  • Generadores termoeléctricos para producir electricidad a partir de la energía térmica de una fuente de calor.
  • Sistemas de refrigeración termoeléctrica para enfriar dispositivos electrónicos y refrigeradores portátiles.

Se calcula dividiendo la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un conductor por la diferencia de temperatura entre esos mismos puntos. El Coeficiente Seebeck tiene muchas aplicaciones en la vida cotidiana y en la industria, como termopares, generadores termoeléctricos y sistemas de refrigeración termoeléctrica.

Ecuación del Efecto Seebeck

El Efecto Seebeck es un fenómeno físico que se produce cuando se aplica una diferencia de temperatura a dos metales diferentes unidos por un conductor. Esto genera una corriente eléctrica que fluye a través del conductor. El efecto se debe a la diferencia de energía térmica de los electrones en los metales y se puede expresar matemáticamente mediante la ecuación del efecto Seebeck.

Voltaje Seebeck

El voltaje Seebeck es la magnitud que se mide en una termopila, que es un dispositivo que consta de dos metales diferentes conectados en serie. La diferencia de temperatura entre los dos metales genera una corriente eléctrica en el conductor que se puede medir con un voltímetro. El voltaje Seebeck depende de los metales utilizados y de la diferencia de temperatura aplicada. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, mayor será el voltaje Seebeck generado.

Te interesará:  Prueba de aumento de temperatura del transformador

Coeficiente Seebeck

El coeficiente Seebeck es una constante que depende de los metales utilizados en la termopila y se expresa en microvoltios por grado Celsius (µV/°C). El coeficiente Seebeck indica la cantidad de voltaje Seebeck que se generará por cada grado Celsius de diferencia de temperatura aplicada. Por tanto, el coeficiente Seebeck es una propiedad intrínseca de los metales y se utiliza para diseñar termopilas para aplicaciones específicas.

Ecuación del Efecto Seebeck

La ecuación del efecto Seebeck relaciona el voltaje Seebeck generado en una termopila con la diferencia de temperatura aplicada y el coeficiente Seebeck de los metales utilizados. La ecuación se expresa de la siguiente manera:

VS = S(T1 – T2)

  • VS es el voltaje Seebeck generado en la termopila.
  • S es el coeficiente Seebeck de los metales utilizados en la termopila.
  • T1 es la temperatura del metal 1.
  • T2 es la temperatura del metal 2.

Por tanto, cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre los metales y mayor sea el coeficiente Seebeck, mayor será el voltaje Seebeck generado.

El coeficiente Seebeck es una propiedad intrínseca de los metales y se utiliza para optimizar el diseño de la termopila. La diferencia de temperatura aplicada y el coeficiente Seebeck son los factores clave que determinan la magnitud del voltaje Seebeck generado.

Aplicaciones del Efecto Seebeck

El Efecto Seebeck es la generación de un voltaje eléctrico en un conductor cuando se produce una diferencia de temperatura en sus extremos. Este efecto se puede utilizar para varios fines prácticos, entre ellos:

1. Termometría

El Efecto Seebeck se puede utilizar para medir la temperatura de un objeto o ambiente. Esto se logra utilizando un termopar, que consiste en dos conductores diferentes unidos en un extremo. Cuando se aplica una diferencia de temperatura entre los extremos del termopar, se produce una corriente eléctrica que es proporcional a la diferencia de temperatura. Midiendo esta corriente, se puede calcular la temperatura.

2. Generación de energía eléctrica

El Efecto Seebeck también se puede utilizar para generar electricidad a partir de calor. Esto se logra utilizando materiales termoeléctricos, que son materiales que generan una corriente eléctrica cuando se calientan en un extremo y se enfrían en el otro. Estos materiales se utilizan en dispositivos llamados módulos termoeléctricos, que se utilizan en aplicaciones como:

  • Sistemas de refrigeración para enfriar electrónica y otros componentes.
  • Fuentes de energía para satélites y otras aplicaciones en el espacio.
  • Generación de energía a partir de fuentes de calor residuales, como el calor de los motores de combustión interna.

3. Detección de radiación infrarroja

El Efecto Seebeck también se puede utilizar para detectar radiación infrarroja, que es una forma de radiación electromagnética que no se puede ver a simple vista. Los detectores de infrarrojos utilizan materiales termoeléctricos para convertir la radiación infrarroja en una señal eléctrica que se puede medir. Estos detectores se utilizan en aplicaciones como:

  • Cámaras térmicas para la vigilancia y el seguimiento de personas y animales.
  • Sensores de movimiento para controlar la iluminación y otros equipos.
  • Medición de la temperatura de objetos a distancia.

Desde la medición de la temperatura hasta la generación de energía eléctrica y la detección de radiación infrarroja, este efecto nos permite aprovechar la energía térmica de diversas formas.

Historia del Efecto Seebeck

El Efecto Seebeck es un fenómeno termoeléctrico que se produce cuando dos metales diferentes se unen en un circuito cerrado y se someten a una diferencia de temperatura. Este efecto fue descubierto por el físico alemán Thomas Johann Seebeck en 1821, cuando estaba realizando experimentos con termopares.

Descubrimiento de Thomas Johann Seebeck

Seebeck descubrió que cuando dos metales diferentes se unían en un circuito cerrado y se sometían a una diferencia de temperatura, se producía una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica era proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos metales y a la combinación de metales utilizada.

«Descubrí que cuando la unión de dos metales diferentes se calienta, se produce una corriente eléctrica.»

Seebeck también descubrió que el sentido de la corriente eléctrica dependía del tipo de metales utilizados y de la dirección en la que se producía la diferencia de temperatura.

Te interesará:  Regla del divisor de voltaje y corriente (fórmula y ejemplo)

Desarrollo del coeficiente de Seebeck

El coeficiente de Seebeck es una medida de la magnitud del efecto Seebeck. Fue desarrollado por el físico francés Jean Charles Athanase Peltier en 1834. El coeficiente de Seebeck se define como el voltaje generado por un circuito cerrado compuesto por dos metales diferentes cuando se somete a una diferencia de temperatura de un grado centígrado.

El coeficiente de Seebeck es una propiedad de los metales utilizados en el circuito cerrado y puede ser positivo o negativo. Un coeficiente de Seebeck positivo significa que la corriente eléctrica fluye en una dirección determinada cuando se produce una diferencia de temperatura en una determinada dirección. Un coeficiente de Seebeck negativo significa que la corriente eléctrica fluye en la dirección opuesta.

Ecuación del Efecto Seebeck

La ecuación del efecto Seebeck es una expresión matemática que relaciona el voltaje generado por un circuito cerrado compuesto por dos metales diferentes con la diferencia de temperatura entre los dos metales y con el coeficiente de Seebeck de los metales utilizados. La ecuación del efecto Seebeck se expresa de la siguiente manera:

V = SΔT

Donde:

  • V es el voltaje generado por el circuito cerrado
  • S es el coeficiente de Seebeck de los metales utilizados
  • ΔT es la diferencia de temperatura entre los dos metales

La ecuación del efecto Seebeck demuestra que el voltaje generado por un circuito cerrado compuesto por dos metales diferentes es proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos metales y al coeficiente de Seebeck de los metales utilizados.

En definitiva, el efecto Seebeck es un fenómeno físico que ocurre cuando hay una diferencia de temperatura entre dos materiales diferentes y produce una corriente eléctrica. Este efecto ha sido objeto de estudio e investigación desde hace mucho tiempo y ha sido utilizado en diversas aplicaciones, como en la conversión de energía térmica en eléctrica en algunas centrales eléctricas. Aunque su comprensión puede resultar compleja, el efecto Seebeck es una muestra más de cómo la física puede sorprendernos con fenómenos que parecen de ciencia ficción, pero que tienen un impacto real en nuestra vida cotidiana.

En definitiva, el efecto Seebeck es un fenómeno físico que ocurre cuando hay una diferencia de temperatura entre dos materiales diferentes y produce una corriente eléctrica. Este efecto ha sido objeto de estudio e investigación desde hace mucho tiempo y ha sido utilizado en diversas aplicaciones, como en la conversión de energía térmica en eléctrica en algunas centrales eléctricas. Aunque su comprensión puede resultar compleja, el efecto Seebeck es una muestra más de cómo la física puede sorprendernos con fenómenos que parecen de ciencia ficción, pero que tienen un impacto real en nuestra vida cotidiana.

En conclusión, el efecto Seebeck es un fenómeno físico que se produce cuando se aplica una diferencia de temperatura en un material conductor y se genera un voltaje eléctrico. El coeficiente de Seebeck es una medida de la capacidad de un material para generar este voltaje en función de la diferencia de temperatura aplicada. La ecuación que describe este efecto es V=αΔT, donde V es el voltaje generado, α es el coeficiente de Seebeck y ΔT es la diferencia de temperatura aplicada. Este efecto tiene diversas aplicaciones en la industria, como la generación de energía eléctrica a partir de calor residual o la medición de temperatura en equipos electrónicos.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

Deja un comentario

En la actualidad, la medición y el control de la energía eléctrica es una tarea crucial en muchos sectores, como…