열전기 현상 - 전기기능사 이론 공부

열전기 현상은 1821년 독일의 물리학자 토마스 요한 제베크(Thomas Johann Seebeck)에 의해 처음으로 발견된 것으로 현재는 제베크 효과, 펠티에 효과, 톰슨 효과를 총칭하는 것입니다. 열전 효과(熱電效果, thermoelectric effect), 열전 현상이라고도 합니다.

 

■ 제베크 효과(Seeback)

 

이종 금속을 고리 모양으로 연결하고 접합점을 다른 온도로 유지하면 기전력이 발생하는 현상을 말합니다. 온도차에 의한 전위차를 열기전력이라 합니다. 온도 센서들은 이 원리를 이용합니다. 온도 1℃당의 기전력을 열전능 또는 제베크계수라 합니다.

 

■ 펠티에 효과(Peltier)

 

이종 금속의 접합점에 전류를 흘려보내면, 이 접합점에 열이 발생하거나 흡수하는 현상을 말하는 것으로 제베크 효과의 역현상입니다. CPU냉각이나 미니 냉장고등에 쓰이는 열전소자가 이 원리를 이용한 것입니다.

 

■ 톰슨 효과(Thomson)

 

도체인 막대기의 양끝을 다른 온도로 유지하고 전류를 흘릴 때 발열 또는 흡열이 일어나는 현상을 말합니다. 전류를 고온에서 저온으로 흘릴때 Pt, Ni, Fe등은 흡열(부 톰슨효과)하고 Cu, Sb는 발열(정 톰슨효과)합니다.

  

■ 열전대(Thermocouple, 써모커플)

 

서로 다른 종류의 금속을 접속한 것으로 열전기 현상을 일으키는 금속선이을 말하며 열전기쌍 혹은 열전쌍이라고도 합니다. 열전대의 법칙으로 두가지가 있는데 그중 하나는 이중 금속의 법칙으로 열전효과를 일으키려면 열전대를 구성하는 금속이 서로 다른 재질이어야 한다는 법칙이고 제 3 금속의 법칙 또는 중간 금속의 법칙은 열전대를 구성하는 두 금속의 한쪽 접점은 서로 접해있고, 반대편 접점은 제 3의 금속과 연결되어 있을 때, 두 접점이 같은 온도라면 기전력이 발생하지 않는 다는 법칙입니다.

 

■ 기출문제

 

※ 이제 기출문제를 통해서 복습해 보겠습니다. "정답보기☞"우측을 클릭하면 답을 확인할 수 있습니다.
1. 두개의 서로 다른 금속의 접속점에 온도차를 주면 열기전력이 생기는 현상은?(정답보기☞라)
    가. 홀 효과 나. 줄 효과
    다. 압전기 효과 라. 제벡 효과

2. 다음이 설명하는 것은?(정답보기☞다)
(금속 A와 B로 만든 열전쌍과 접점 사이에 임의의 금속 C를 연결해도 C의 양 끝의 점접의 온도를 똑같이 유지 하면 회로의 열기전력은 변화하지 않는다.)
   가. 제벡의 효과 나. 톰슨 효과
   다. 제3금속의 법칙 라. 펠티에 효과

3. 제벡 효과에 대한 설명으로 틀린 것은?(정답보기☞라)
    가. 두 종류의 금속을 접속하여 폐회로를 만들고, 두 접속점에 온도의 차이를 주면 기전력이 발생하여 전류가 흐른다.
    나. 열기전력의 크기와 방향은 두 금속 점의 온도차에 따라서 정해진다.
    다. 열전쌍(열전대)은 두 종류의 금속을 조합한 장치이다.
    라. 전자 냉동기, 전자 온풍기에 응용된다.

4. 서로 다른 종류의 안티몬과 비스무트의 두 금속을 접속하여 여기에 전류를 통하면, 그 접점에서 열의 발생 또는 흡수가 일어난다. 줄열과 달리 전류의 방향에 따라 열의 흡수와 발생이 다르게 나타나는 이 현상은?(정답보기☞가)
    가. 펠티에 효과 나. 제벡 효과
    다. 제3금속의 법칙 라. 열전 효과

5. 두 금속을 접속하여 여기에 전류를 흘리면, 줄열 외에 그 접점에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상은?(정답보기☞라)
    가. 줄 효과 나. 홀 효과
    다. 제벡 효과 라. 펠티에 효과

6. 전자 냉동기는 어떤 효과를 응용한 것인가?(정답보기☞다)
    가. 제벡효과 나. 톰슨효과
    다. 펠티어효과 라. 주울효과

7. 종류가 다른 두 금속을 접합하여 폐회로를 만들고 두 접합점의 온도를 다르게 하면 이 폐회로에 기전력이 발생하여 전류가 흐르게 되는 현상을 지칭하는 것은?(정답보기☞라)
    가. 줄의 법칙(Joule's law)
    나. 톰슨 효과(Thomson effect)
    다. 펠티어 효과(Peltier effect)
    라. 지벡 효과(Seebeck effect)

8. 두금속의 접속점에 온도차를 주면 열기전력이 생기는 현상은?(정답보기☞가)
    가. 제어벡 효과 나. 펠티에 효과
    다. 톰슨 효과 라. 볼타 효과