Томсонов ефекат — термоелектрични феномен
Када једносмерна електрична струја пролази кроз жицу, та жица се загрева према са Џул-Ленцовим законом: ослобођена топлотна снага по јединици запремине проводника једнака је производу густине струје и јачине електричног поља које делује у проводнику.
То је зато што се они који се крећу у жици под дејством електричног поља слободних електрона, формирајући струју, сударају се успут са чворовима кристалне решетке и преносе им део своје кинетичке енергије, услед чега чворови кристалне решетке почињу јаче да вибрирају, односно температура проводника диже се по целој својој запремини.
Више јачина електричног поља у жици — што већа брзина слободних електрона имају времена да убрзају пре него што се сударе са чворовима кристалне решетке, то више кинетичке енергије имају времена да добију на слободном путу и што више замаха преносе чворовима кристалне решетке. кристална решетка у овом тренутку на курсу судара са њима.Очигледно је да што је веће електрично поље, слободни електрони у проводнику се убрзавају, то се више топлоте ослобађа у запремини проводника.
Сада замислимо да је жица на једној страни загрејана. То јест, један крај има температуру већу од другог краја, док други крај има приближно исту температуру као и околни ваздух. То значи да у загрејаном делу проводника слободни електрони имају веће брзине топлотног кретања него у другом делу.
Ако сада оставите жицу на миру, она ће се постепено охладити. Део топлоте ће се пренети директно на околни ваздух, део топлоте ће се пренети на мање загрејану страну жице, а са ње на околни ваздух.
У овом случају, слободни електрони са већим брзинама топлотног кретања ће преносити замах слободним електронима у мање загрејаном делу проводника све док се температура у целој запремини проводника не изједначи, тј. кретање слободних електрона по запремини проводника је изједначено.
Хајде да закомпликујемо експеримент. Прикључујемо жицу на извор једносмерне струје, претходно загревајући страну пламеном на коју ће бити прикључен негативни терминал извора. Под утицајем електричног поља које ствара извор, слободни електрони у жици ће почети да се крећу од негативног терминала до позитивног терминала.
Поред тога, температурна разлика створена предгревањем жице ће допринети кретању ових електрона од минуса до плуса.
Можемо рећи да електрично поље извора помаже у ширењу топлоте дуж жице, али су слободни електрони који се крећу од топлог до хладног краја обично успорени, што значи да преносе додатну топлотну енергију околним атомима.
То јест, у правцу атома који окружују слободне електроне, ослобађа се додатна топлота у односу на Јоуле-Ленз топлоту.
Сада поново загрејте једну страну жице пламеном, али повежите извор струје са позитивним каблом на загрејану страну. На страни негативног терминала слободни електрони у проводнику имају мање брзине топлотног кретања, али под дејством електричног поља извора јуре ка загрејаном крају.
Топлотно кретање слободних електрона створено предгревањем жице шири се до кретања ових електрона од минуса до плуса. Слободни електрони који се крећу од хладног до врућег краја се генерално убрзавају апсорбовањем топлотне енергије из загрејане жице, што значи да апсорбују топлотну енергију атома који окружују слободне електроне.
Овај ефекат је пронађен 1856. године британски физичар Виллиам Тхомсонкоји је то нашао у једносмерно неравномерно загрејаном проводнику једносмерне струје, поред топлоте која се ослобађа у складу са Јоуле-Ленцовим законом, ослобађаће се или апсорбује додатна топлота у запремини проводника, у зависности од смера струје (трећи термоелектрични ефекат) .
Количина Томсонове топлоте је пропорционална јачини струје, трајању струје и температурној разлици у проводнику.т — Томсонов коефицијент, који се изражава у волтима по келвину и има исту величину као термоелектромоторна сила.
Други термоелектрични ефекти: Сеебецк и Пелтиер ефекат