Termokupl nedir ve nasıl çalışır?

Termokupllar, temas potansiyeli farkı gibi bir fenomen nedeniyle mevcuttur. İki farklı katı iletken veya yarı iletken birbiriyle yakın temasa getirilirse, temas yerlerinin yakınında ayrı elektrik yükleri oluşur. Bu durumda, bu iletkenlerin dış uçlarında potansiyel bir fark meydana gelecektir. Bu potansiyel fark, her metalin çalışma fonksiyonundaki farka bölünerek elektron yüküne eşit olacaktır.

Böyle bir çifti bir halkaya kapatırsanız, ortaya çıkan EMF sıfır olacaktır, ancak bir yandan hala açık bırakılırsa, bir voltun onda birinden volt birimlerine kadar gerçek bir EMF olacaktır. bu malzemeler içindir.

Tabii ki, bir voltmetre ile temas potansiyeli farkını ölçmek mümkün değildir, ancak kendini akım-voltaj karakteristiği üzerinde gösterecektir, örneğin, bir transistörde kendini gösterir ve p-n birleşimindeki diyotta.

Sonuç olarak, örneğin iki metal temas ettiğinde, sistem dengeden çıkar, çünkü bu iki metalin kimyasal potansiyelleri birbirine eşit değildir, sonuç olarak elektronlar enerjilerini azaltma yönünde yayılır, bu da yükte bir değişikliğe yol açar ve temas eden metallerin elektriksel potansiyeli. Böylece yakın temas bölgesinde elektrik alanının büyümesi başlar ve sonuç olarak elimizde ne var.

Şimdi, farklı metallerin bu iki iletkenini, sadece bir halkada kapalı olarak ele alırsak, kapalı devredeki toplam emf sıfır olduğunda, iki temas yeri elde ederiz. Bu yerlere kavşak diyeceğiz.

Yani, iki farklı iletkenin iki kavşağı vardır. Kavşaklardan birini ısıtmaya ve ikincisini oda sıcaklığında bırakmaya çalışırsanız ne olur? Açıkça, bağlı metaller farklı olduğu ve her eklemde temas potansiyeli farkı olduğu için, kavşaklar farklı sıcaklıklarda farklı EMF sapmaları yaşayacaktır.

Deney, kavşaklar arasındaki potansiyel farkın sıcaklık farkı ile orantılı olacağını kanıtlıyor, böylece termo-EMF olarak adlandırılan orantı katsayısını girebilirsiniz. Farklı termokupllar için termo-EMF farklı olacaktır.

Voltaj böyle bir halka bağlamında ölçülürse, belirli bir sıcaklık aralığında, bağlantıların sıcaklık farkı ile neredeyse kesin olarak orantılı olacaktır. Ve sadece bir kavşaktan ayrılsanız (şekilde olduğu gibi) ve sadece ısıtsanız ve aynı oda sıcaklığında bulunan iki uç arasındaki voltajı ölçseniz bile, EMF'nin mevcut kavşak sıcaklığına çok açık bir bağımlılığını bulabilirsiniz. Termokupllar bu şekilde çalışır.

Açıklanan fenomen termoelektrik anlamına gelir ve tüm termokuplların çalıştığı etkinin kendisi denir Seebeck etkisi, keşfinin onuruna - Thomas Seebeck. Bugün, gerekli ölçülen sıcaklık aralığına bağlı olarak elektrotların özel olarak seçilmiş alaşımlardan yapıldığı endüstriyel termokupllar bulabilirsiniz.

Örneğin, krom ve alumel alaşımlarından yapılan termokupllar, ° C başına 40 mikrovoltluk bir termo-emf katsayısına sahiptir ve 0 ila + 1100 ° C arasındaki sıcaklıkları ölçmek için tasarlanmıştır. Bir gösteri aracı olarak popüler olan bir çift bakır-konstantan, -185 ila + 300 ° C arasındaki sıcaklıkları ölçmenizi sağlar.

Termo-EMF, spesifik sıcaklık farkına güçlü bir şekilde bağlıdır, bu nedenle, parametrelerini değerlendirmek için, tabloyu, örneğin 0 ° C'lik bir soğuk bağlantı sıcaklığında, 100 derecelik bir sıcaklık farkında, bakır-konstantan çiftinin potansiyel farkı yaklaşık 4.25 mV olacaktır.