Thomsonov jav - termoelektrický jav
Keď vodičom prechádza jednosmerný elektrický prúd, tento vodič sa zahrieva podľa so zákonom Joule-Lenz: uvoľnený tepelný výkon na jednotku objemu vodiča sa rovná súčinu hustoty prúdu a sily elektrického poľa pôsobiaceho vo vodiči.
Je to preto, že tie, ktoré sa pohybujú v drôte pôsobením elektrického poľa voľné elektróny, ktoré tvoria prúd, sa po ceste zrazia s uzlami kryštálovej mriežky a prenesú na ne časť svojej kinetickej energie, v dôsledku čoho uzly kryštálovej mriežky začnú silnejšie vibrovať, to znamená, že teplota vodiča stúpa v celom svojom objeme.
Viac intenzita elektrického poľa v drôte — čím vyššiu rýchlosť stihnú voľné elektróny zrýchliť, než sa zrazia s uzlami kryštálovej mriežky, tým viac kinetickej energie stihnú získať na voľnej dráhe a tým väčšiu hybnosť prenesú na uzly kryštálovej mriežky. kryštálová mriežka v súčasnosti na kolíznom kurze s nimi.Je zrejmé, že čím väčšie je elektrické pole, tým sú voľné elektróny vo vodiči urýchlené, tým viac tepla sa uvoľňuje v objeme vodiča.
Teraz si predstavme, že drôt na jednej strane je zahrievaný. To znamená, že jeden koniec má vyššiu teplotu ako druhý koniec, zatiaľ čo druhý koniec má približne rovnakú teplotu ako okolitý vzduch. To znamená, že vo vyhrievanej časti vodiča majú voľné elektróny vyššiu rýchlosť tepelného pohybu ako v druhej časti.
Ak teraz necháte drôt na pokoji, postupne vychladne. Časť tepla sa prenesie priamo do okolitého vzduchu, časť tepla sa odovzdá na menej zohriatu stranu drôtu a z nej do okolitého vzduchu.
V tomto prípade budú voľné elektróny s vyššou rýchlosťou tepelného pohybu prenášať hybnosť na voľné elektróny v menej zohriatej časti vodiča, kým sa teplota v celom objeme vodiča nevyrovná, teda kým sa rýchlosti tepelných pohyb voľných elektrónov v celom objeme vodiča je vyrovnaný.
Skomplikujme si experiment. Vodič pripojíme k zdroju jednosmerného prúdu, pričom stranu predhrejeme plameňom, ku ktorému bude pripojená záporná svorka zdroja. Pod vplyvom elektrického poľa vytvoreného zdrojom sa voľné elektróny v drôte začnú pohybovať zo záporného pólu na kladný pól.
Okrem toho teplotný rozdiel vytvorený predhriatím drôtu prispeje k pohybu týchto elektrónov z mínusu do plusu.
Dá sa povedať, že elektrické pole zdroja pomáha šíriť teplo po drôte, ale voľné elektróny pohybujúce sa od horúceho konca k studenému sú zvyčajne spomalené, čo znamená, že prenášajú dodatočnú tepelnú energiu na okolité atómy.
To znamená, že v smere atómov obklopujúcich voľné elektróny sa uvoľňuje dodatočné teplo v porovnaní s Joule-Lenzovým teplom.
Teraz zahrejte jednu stranu drôtu opäť plameňom, ale pripojte prúdový zdroj s kladným vodičom na vyhrievanú stranu. Na strane záporného pólu majú voľné elektróny vo vodiči nižšiu rýchlosť tepelného pohybu, ale pôsobením elektrického poľa zdroja sa ponáhľajú na vyhrievaný koniec.
Tepelný pohyb voľných elektrónov vytvorený predhriatím drôtu sa šíri do pohybu týchto elektrónov z mínusu do plusu. Voľné elektróny pohybujúce sa zo studeného konca na horúci koniec sú vo všeobecnosti urýchľované absorbovaním tepelnej energie z vyhrievaného drôtu, čo znamená, že absorbujú tepelnú energiu atómov obklopujúcich voľné elektróny.
Tento efekt bol zistený v roku 1856 Britský fyzik William Thomsonktorý zistil, že v rovnomerne nerovnomerne vyhrievanom vodiči jednosmerného prúdu sa okrem tepla uvoľňovaného podľa Joule-Lenzovho zákona uvoľňuje alebo absorbuje ďalšie teplo v objeme vodiča v závislosti od smeru prúdu (tretí termoelektrický efekt) .
Množstvo Thomsonovho tepla je úmerné veľkosti prúdu, dobe trvania prúdu a teplotnému rozdielu vo vodiči.t — Thomsonov koeficient, ktorý je vyjadrený vo voltoch na kelvin a má rovnakú veľkosť ako termoelektromotorická sila.
Ďalšie termoelektrické efekty: Seebeckov a Peltierov efekt