Comment fonctionne l’effet Seebeck ? Définition et Formule

Effet Seebeck, Origine et Définition

L'utilisateur familier des applications utilisant des sondes thermocouple a certainement déjà étudié cette question. Probablement en évaluant la relation entre l'effet thermoélectrique Seebeck et les tensions mesurables aux bornes des TC. Les effets thermoélectriques impliquent la conversion des différences de température en tension électrique.

Le physicien allemand Thomas Johann Seebeck est à l'origine de la découverte de l'effet Seebeck en 1821. Ce phénomène indique que la différence de température entre deux conducteurs électriques de nature distincte (matière) produit une tension entre ces deux matériaux.

Comment fonctionne l'effet Seebeck ?

Lorsqu’on applique de la chaleur à l'un des deux conducteurs ou semi-conducteurs, cette dernière induit une dynamisation des électrons. Comme uniquement un côté de la connexion subit à cette chaleur, les électrons commencent à se déplacer vers le côté le plus froid des deux conducteurs. Si les deux conducteurs sont sous la forme d'un circuit, un courant continu circulera dans ce circuit.

Les tensions issues de l'effet Seebeck sont très faibles. Cependant, la gamme de tension produite est généralement de l'ordre du microvolt (millionième de volt) par unité de température.

Si la différence de température est suffisamment importante, certains dispositifs peuvent produire quelques millivolts. Plusieurs dispositifs peuvent être connectés en parallèle pour augmenter la capacité de l'alimentation électrique. Il a été démontré que ces dispositifs peuvent fournir un petit niveau d'énergie électrique si une grande différence de température est maintenue entre les jonctions.

Effet de Seebeck Formule et Coefficient

La tension produite est proportionnelle à la différence de température entre les deux jonctions. La constante de proportionnalité, représentée par S, est connue sous le nom de coefficient Seebeck. Mathématiquement, le coefficient Seebeck se présente par la formule suivante :

Dans l'équation du coefficient Seebeck, V est la différence de tension entre les deux métaux conducteurs. T est la différence de température entre les côtés chaud et froid.

Le résultat du calcul du coefficient Seebeck est directement dépendant d’un autre facteur. En effet, si le matériau semi-conducteur est de type n, les porteurs sont des électrons. Dans ce cas, le V sera positif et, quant au coefficient Seebeck, il sera négatif. Si par contre le matériau semi-conducteur est de type p, la différence de potentiel sera négative et donc le coefficient Seebeck sera positif.

La quantité de métaux conducteurs est relativement importante. Ces métaux ont des sensibilités thermoélectriques différentes, par conséquent, des coefficients Seebeck différents.

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