열전대는 서로 다른 금속을 접합시킨것을 말합니다. 열과 전기의 관계를 나타내는 효과를 열전효과라고 하며 여기에는 제벡효과, 펠티어효과, 톰슨효과가 있습니다. 각각의 특징에 대해 알아보겠습니다.
열전대 (thermo-couple)
서로 다른 2가지 금속을 이용하여 폐회로를 만들고 접합점 둘중 한쪽에 열을 가하여 온도차가 발생하면 기전력이 발생하여 전류가 흐른다. 이 기전력을 열기전력이라고 하며, 이때 흐르는 전류를 열전류라고 합니다. 그리고 이처럼 서로 다른 금속을 접합 한 것을 열전대라고 합니다.
두 접합점 중 온도가 높은 곳을 열접합점, 낮은 곳을 냉접합점이라고 합니다.
이 원리로 온도를 측정하는것이 열전대 온도계입니다.
열전효과 (thermo-electric effect)
열전효과 (hermo-electric effect)는 제백효과, 펠티어효과, 톰슨효과로 모두 열과 전기와의 상관관계를 설명한 개념입니다.
제백효과 (seebeck effect)
2종류의 금속을 폐회로를 만든다고 가정을 해보겠습니다. 두 접합점에 온도차이를 주면 기전력이 발생하여 전기가 흐르게 되는 현상을 말합니다.
이렇게 열전류의 크기를 알면 온도를 측정할 수 있습니다. 1821년 독일의 물리학자 제백이 발견하였습니다. 즉, 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 열의 이동이 전류를 발생시킨다는 것입니다.
펠티어효과 (peltier effect)
펠티어효과는 제백효과의 반대개념으로 1843년 프랑스의 장 샤를 펠티어가 발견하였습니다. 서로 다른 두 가지 금속을 접합시켜 회로를 구성합니다. 이때 전류가 흐르면 접합부에서 열이 발생하거나 흡수가 됩니다. 전류의 방향을 반대로 바꾸면 열의 발생과 흡수도 반대로 나타납니다. 이렇게 한쪽은 가열, 한쪽은 냉각시키는 원리를 통해 반도체 연구에 있어서도 펠티어효과가 큰 재료를 발견하여 전자냉동에도 사용하고 있습니다.
톰슨효과 (thombson effect)
이번에는 두 도체가 아닌 단일도체 양끝에 전위차가 발생해서 전류를 가해주면 양끝에 열의 흡수나 방출이 발생하는 현상으로 1854년 영국의 물리학자 윌리엄톰슨이 발견하였습니다.
톰슨은 위의 제백효과와 펠티어 효과가 서로 연관성이 있음을 밝혀내기도 했습니다.
톰슨효과에 따르면 철로 된 도체에 전기를 공급하면 흡열, 구리로 된 도체에 전기를 공급하면 발열이 일어납니다.
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