Термопарные элементы в магнитном поле
В термоэлементе используется возможность улучшения эффективности термопарных элементов при воздействии на них магнитного поля. Такое улучшение достигается, если добротность термоэлектрического материала в магнитном поле возрастает.
На рис.1.45 приведена схема термоэлемента Зеебека в магнитном поле. Магнитное поле пронизывает ветви n и p-типа проводимости и ориентировано в направлении у. Могут применяться и другие направления магнитного поля. Величины напряженностей магнитного поля для n и p-ветвей могут быть различными. На рисунке an(Hn), an(Hn), Kn(Hn) - электропроводность, коэффициент термоЭДС и коэффициент теплопроводности материала n-ветви в магнитном поле напряженности Ни, р(Нр), ap(Hp), Kp(Hp) - электропроводность, коэффициент термоЭДС и коэффициент теплопроводности материала р-ветви в магнитном поле напряженности
Известно несколько вариантов таких термоэлементов. Самым простым является случай, когда ветви изготовлены из однородного материала const магнитное поле также однородно (Hn,Hp=const). При этом могут быть случаи, когда магнитное поле приложено только к одной ветви. В ветвях термоэлемента используются материалы, термоэлектрическая добротность которых в магнитном поле возрастает. В результате эффективность термоэлемента в магнитном поле также возрастет.
Однако, материалы обладают температурной зависимостью своих свойств. Если к термоэлементу приложить разность температур Т1 - Т2, то различные участки ветвей находятся при различных температурах. Поэтому, как правило, для каждого участка необходимо прикладывать свою, соответствующую, величину напряженности магнитного поля, при которой эффективность термоэлемента будет максимальной. Такая ситуация приводит к необходимости применять неоднородное магнитное поле, при котором Hn=Hn(z), Hp=Hp(z). Поэтому напряженность магнитного поля необходимо изменять вдоль направления z. Таким путем может Еще большая эффективность термоэлемента может быть достигнута, если применять и неоднородный термоэлектрический материал, и неоднородное магнитное поле: aй=aй(z), к=кп{г), op=op(z), a=ap(z), к=кр(г), H=Hn(z), Hp=Hp(z). Таким образом, и свойства термоэлектрического материала, и напряженность магнитного поля становятся функциями координаты z. Эти функции должны быть оптимальными и взаимно согласованными для достижения максимальной эффективности термоэлемента. Такой тип термоэлемента предложен Анатычуком и Вихор [23].