Què és un termopar i com funciona

Els termoparells existeixen a causa d’un fenomen com la diferència de potencial de contacte. Si es posen en contacte estretament dos conductors sòlids o semiconductors diferents, es formen càrregues elèctriques separades als voltants del lloc del contacte. En aquest cas, als extrems externs d’aquests conductors es produirà una diferència de potencial. Aquesta diferència de potencial serà igual a la diferència en la funció de treball de cada metall dividida per la càrrega d’electrons

Està clar que si tanqueu aquest parell en un anell, l'EMF resultant serà zero, però si d'una banda es deixa obert, hi haurà una EMF real, que va des de dècimes de volt a unitats de volts. això és per als materials.

Per descomptat, no és possible mesurar la diferència de potencial de contacte amb un voltímetre, però, es manifestarà en la característica de corrent de corrent, per exemple, es manifesta en un transistor i al díode de la unió p-n.

El fet de fons és que quan, per exemple, dos metalls entren en contacte, el sistema surt d’equilibri perquè els potencials químics d’aquests dos metalls no són iguals entre si, per tant, els electrons es difonen en el sentit de disminuir la seva energia, la qual cosa comporta un canvi de càrrega i potencial elèctric dels metalls contactats. Així, a la regió de contacte proper, comença el creixement del camp elèctric i, per tant, tenim el que tenim.

Si ara tornem a considerar aquests dos conductors de metalls diferents, tancats només en un anell, quan l’emf total al circuit tancat es converteix en zero, llavors obtenim dos llocs de contacte. Anomenarem a aquests encreuaments de llocs.

Així doncs, hi ha dues juntes de dos conductors diferents. Què passa si intentes escalfar una de les juntes i deixar la segona a temperatura ambient? Evidentment, atès que els metalls connectats són diferents i hi ha una diferència de potencial de contacte en cada articulació, les juntes experimentaran diferents desviacions a EMF a diferents temperatures.

L’experiment demostra que la diferència de potencial entre les juntes serà proporcional a la diferència de les seves temperatures, de manera que podeu introduir el coeficient de proporcionalitat, que s’anomena termo-EMF. Per a diferents termocopis, la termo-EMF serà diferent.

Si la tensió es mesura en el context d'aquest anell, llavors en un rang de temperatura determinat serà gairebé estrictament proporcional a la diferència de temperatura de les juntes. I fins i tot si deixeu només una unió (com a la figura), i només escalfeu-la i mesureu el voltatge entre els dos extrems situats a la mateixa temperatura ambient, encara podeu trobar una dependència molt clara de l’EMF de la temperatura actual de la unió. Així funcionen els termoparells.

El fenomen descrit es refereix a termoelèctric, i l'efecte en si, sobre la base del qual funcionen tots els termoparells, es diu Efecte seebeck, en honor del seu descobridor - Thomas Seebeck. Avui es poden trobar termoparells industrials, en els quals, en funció del rang de temperatura mesurat, els elèctrodes es fabriquen a partir d'aliatges especialment seleccionats.

Per exemple, les termocopies fetes amb aliatge de crom i alumini tenen un coeficient termoemf de 40 microvolts per ºC i estan dissenyades per mesurar temperatures de 0 a + 1100 ºC. Un parell de coure-constantan, tan popular com a eina de demostració, permet mesurar temperatures de -185 a + 300 ° C.

La seva termo-EMF depèn fortament de la diferència de temperatura específica, per tant, per avaluar els seus paràmetres és convenient utilitzar la taula, per exemple, a una temperatura de junció freda de 0 ° C, a una diferència de temperatura de 100 graus, la diferència de potencial del parell coure-constantan serà aproximadament de 4,25 mV.