Термодіелектричний ефект

Термодіелектричний ефект — це явище, при якому зміна температури в діелектричних матеріалах викликає електричний струм через переміщення зарядів між фазами матеріалу. Це явище має значення як в фундаментальних дослідженнях, так і в прикладних застосуваннях, зокрема в сенсорах та енергетичних пристроях.

Схема досліду

Схема досліду включає посудину з двома електродами, між якими міститься діелектрик у двох фазах — твердій та рідкій. Для проведення експерименту твердий діелектрик поміщають у посудину і починають нагрівати один з електродів. Це призводить до плавлення частини діелектрика, утворюючи межу розділу фаз.

Процес досліду

1. Початковий стан: твердий діелектрик (наприклад, нафтален або карнаубська смола) знаходиться між електродами.

2. Нагрівання: один з електродів нагрівають, що призводить до плавлення діелектрика.

3. Розділ фаз: утворюється межа розділу між твердим і рідким діелектриком.

4. Електричний струм: на електродах виникає електричний струм, сила якого залежить від швидкості переміщення межі розділу фаз та матеріалу діелектрика.

5. Зміна напрямку струму: під час застигання напрямок струму змінюється.

Принцип дії та застосування

Термодіелектричний ефект дозволяє використовувати теплову енергію для генерування електричної. Одним із відомих прикладів використання цього ефекту є термоелектричні генератори (TEGs), які перетворюють теплову енергію в електричну в умовах температурного градієнту. 

TEGs використовуються в космічних дослідженнях для живлення апаратури від тепла, що виділяється при радіоактивному розпаді. Наприклад, зонди Voyager використовують такі генератори вже понад 40 років.

Термодіелектричний ефект також застосовується для відновлення відходів тепла в промислових процесах, підвищуючи енергоефективність. Такі технології можуть бути впроваджені в автомобільній, виробничій та енергетичній галузях для перетворення відходів тепла в корисну електроенергію.