「ゼーベック効果」は、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される物理現象の一つで、様々な技術に応用されているぞ。これらの技術によって、省エネルギー化に不可欠な排熱利用を、従来よりも簡単に行うことができるようになるはずです。ぜひこの記事を読んで、「ゼーベック効果」についての理解を深めてくれ。
エネルギー工学、環境工学を専攻している理系学生ライターの通りすがりのぺんぎん船長と一緒に解説していきます。
ライター/通りすがりのペンギン船長
現役理系大学生。エネルギー工学、環境工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。中学時代に、DIYで太陽光発電装置を製作するために、独学で電気工事士第二種という資格を取得してしまうほど熱い思いがある。
ゼーベック効果とは?
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ゼーベック効果は、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される現象の1つです。異なる種類の金属もしくは半導体を利用して、エネルギー変換が行われますよ。
図のように、2つの異なる種類の金属または半導体が輪になるように端点を接続し、両接点に温度差をつけます。このとき、金属または半導体には、わずかですが電流が流れるのです。この回路に抵抗負荷を接続した場合、電気エネルギーによって抵抗負荷を動作させることができます。
また、ゼーベック効果によって生じる電気エネルギーの大きさは、使用する金属または半導体の組み合わせや接点の温度差の大小によって、決定されますよ。
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ゼーベック効果が起こる理由とメカニズム
ここでは、なぜゼーベック効果が起きるのかを考えてみましょう。
ゼーベック効果が起こる理由
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金属には自由電子、半導体には正孔(ホール)などの電流の担い手となるものが含まれています。これらは、金属や半導体の中を動き回っているのです。
自由電子や正孔(ホール)は、温度が高くなればなるほど、運動エネルギーが大きくなります。ですから、金属や半導体に温度差をつけると、自由電子や正孔(ホール)の動きが活発な部分と活発ではない部分ができるのです。つまり、高温部分では自由電子や正孔(ホール)は拡散や強い振動を起こします。このことは、温度差によって、自由電子や正孔(ホール)の密度差があらわれると言い換えることができますね。
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