Thomsonův jev — termoelektrický jev
Když drátem prochází stejnosměrný elektrický proud, tento drát se zahřívá podle se zákonem Joule-Lenz: uvolněný tepelný výkon na jednotku objemu vodiče se rovná součinu hustoty proudu a síly elektrického pole působícího ve vodiči.
To proto, že ty, které se pohybují v drátu působením elektrického pole volné elektrony, tvořící proud, se po cestě srazí s uzly krystalové mřížky a přenesou na ně část své kinetické energie, v důsledku toho začnou uzly krystalové mřížky vibrovat silněji, to znamená, že teplota vodiče stoupá v celém svém objemu.
Více síla elektrického pole ve drátu — čím vyšší rychlost mají volné elektrony čas urychlit, než se srazí s uzly krystalové mřížky, tím více kinetické energie mají čas získat na volné dráze a tím větší hybnost přenesou do uzlů krystalové mřížky. krystalová mřížka je v tuto chvíli na kolizním kurzu s nimi.Je zřejmé, že čím větší je elektrické pole, tím jsou volné elektrony ve vodiči urychleny, tím více tepla se uvolňuje v objemu vodiče.
Nyní si představme, že drát na jedné straně je zahřátý. To znamená, že jeden konec má teplotu vyšší než druhý konec, zatímco druhý konec má přibližně stejnou teplotu jako okolní vzduch. To znamená, že v ohřáté části vodiče mají volné elektrony vyšší rychlost tepelného pohybu než v druhé části.
Pokud nyní drát necháte v klidu, postupně se ochladí. Část tepla bude předána přímo okolnímu vzduchu, část tepla bude předána méně ohřáté straně drátu a z ní pak okolnímu vzduchu.
V tomto případě budou volné elektrony s vyššími rychlostmi tepelného pohybu přenášet hybnost na volné elektrony v méně zahřáté části vodiče, dokud se teplota v celém objemu vodiče nevyrovná, tedy dokud se rychlosti tepelného pohyb volných elektronů v celém objemu vodiče je vyrovnán.
Pokusme se zkomplikovat. Vodič připojíme ke zdroji stejnosměrného proudu, přičemž plamenem předehřejeme stranu, na kterou bude připojena záporná svorka zdroje. Pod vlivem elektrického pole vytvořeného zdrojem se volné elektrony v drátu začnou pohybovat ze záporného pólu na kladný pól.
Teplotní rozdíl vzniklý předehřátím drátu navíc přispěje k pohybu těchto elektronů z mínusu do plusu.
Dá se říci, že elektrické pole zdroje napomáhá šíření tepla po drátu, ale volné elektrony pohybující se od horkého konce ke studenému jsou obvykle zpomaleny, což znamená, že předávají další tepelnou energii okolním atomům.
To znamená, že ve směru atomů obklopujících volné elektrony se uvolňuje dodatečné teplo vzhledem k Joule-Lenzovu teplu.
Nyní jednu stranu drátu opět zahřejte plamenem, ale připojte zdroj proudu s kladným vodičem na zahřátou stranu. Na straně záporného pólu mají volné elektrony ve vodiči nižší rychlosti tepelného pohybu, ale působením elektrického pole zdroje spěchají na zahřátý konec.
Tepelný pohyb volných elektronů vzniklý předehřátím drátu se šíří do pohybu těchto elektronů z mínusu do plusu. Volné elektrony pohybující se od studeného konce k horkému konci jsou obecně urychlovány absorbováním tepelné energie z vyhřívaného drátu, což znamená, že absorbují tepelnou energii atomů obklopujících volné elektrony.
Tento efekt byl zjištěn v roce 1856 Britský fyzik William Thomsonkterý to zjistil v rovnoměrně nestejnoměrně zahřátém vodiči stejnosměrného proudu se kromě tepla uvolněného podle Joule-Lenzova zákona bude v objemu vodiče uvolňovat nebo absorbovat další teplo v závislosti na směru proudu (třetí termoelektrický efekt) .
Množství Thomsonova tepla je úměrné velikosti proudu, trvání proudu a teplotnímu rozdílu ve vodiči.t — Thomsonův koeficient, který je vyjádřen ve voltech na kelvin a má stejnou velikost jako termoelektromotorická síla.
Další termoelektrické efekty: Seebeckův a Peltierův efekt