#30
Az elektronok nem csak áramkörben tudnak mozogni. A vegyértéksávban lévő elektronok folyamatosan mozognak a fémrácsban, mivel nincsenek egy adott atomhoz kötve. Áramot akkor látunk, ha ezek az elektronok elkezdenek egy irányba mozogni. És ez nem csak potenciálkülönbség hatására következhet be.
Legyen egy hosszú fémdarabunk, az egyik vége legyen meleg (T), a másik hideg (t). A meleg oldalon lévő "meleg" elektronok elkezdenek a hideg oldal felé mozogni. Ez a diffúzió jelensége. Ugyanígy persze a hideg oldalon lévő "hideg" elektronok is elkezdenek a meleg oldal felé diffundálni. Azonban a meleg oldalon lévő elektronok energiája nagyobb, azaz mozgékonyabbak, mint hideg oldalon lévő társaik. Ezért a meleg odalról több elektron jut el a hideg oldalra, mint a hidegről a melegre. Azt látjuk tehát, hogy a két irányban folyó áram nem ugyanakkora, tehát a fémdarabunkban hőmérsékletkülönbség hatására áram kezd folyni. Ez a folyamat a fémdarab alacsonyabb hőmérséketű végén elektronokat halmoz fel és negatív töltésű lesz, míg a melegebb végén elektronhiány lép fel és pozitív töltés lesz. A töltések szétválasztása viszont potenciálkülönbséget jelent a fém hidegebb és melegebb vége között.
Namost ha ebből elemet akarunk csinálni, akkor ahhoz kell két különböző anyagú fémdarab (vagy vezeték). Érintsük össze mindkét végüket, megvan az áramkörünk. Az egyik érintkezési pontot melegítsük T hőmérsékletre, a másikat hagyhatjuk a környezet t hőmérséketén. Az egyik fémdarabban a fentiek szerint U1 potenciálkülönbség keletkezik az érintkezési pontok között. A másikban -mivel más anyagú, és így másak a diffúziós folyamatok- egy ettől különböző U2 feszültség keletkezik. Azaz van egy nettó U1-U2 feszültségünk, és az áramkörünkben folyik körbe-körbe az áram. Köthetünk bele fogyasztót is, már ha az a néhány mikrovolt, amit így termelünk elég bárminek a meghajtására. Viszont ha néhány ezer ilyen termoelemet sorba kötünk (végülis megfelelő vezetékkialakítással ez egészen kis helyen is elférhet), már jelentős feszültségünk van.
A dolog teljes egészében működőképes, egyetemen kísérleti fizikából már első évben tanítják. Az egész folyamatot Seebeck effektusnak, vagy egyszerűen csak termoelektromos hatásnak nevezik. Meg is lehet fordítani, akkor Peltier effektus a neve. Ez itt egy számítástechnikai oldal, gondolom a peltier hűtőkről már sokan hallottak. Néhány őrültebb modder használja. Ugyanezen az effektuson alapszik, csak fordítva. Vegyünk egy két megfelelő anyagból álló szerkezetet, és adjunk rá feszültséget. Ezzel az anyag két vége között hőmérsékletkülönbséget hozhatunk létre. Az egyik oldalt hűtjük úgy, hogy a hőt belőle a másik oldalba pumpáljuk. A hűtött oldalt tesszük a processzorra, míg a meleg oldalra rakjuk a hűtőt. A processzor mindig kellemes hideget érez, és nem a felmelegedett hűtőborda hőmérsékletét.
#30