Quel est l'effet Seebeck?

L'effet Seebeck décrit un phénomène thermoélectrique par lequel les différences de température entre deux métaux différents dans un circuit sont converties en un courant électrique.

Découvert en 1821, l'effet Seebeck est l'un des trois phénomènes réversibles décrivant des processus similaires relatifs à la thermoélectricité, à la conductivité et à la température. L’effet Peltier a été observé pour la première fois en 1834 et l’effet Thomson pour la première fois en 1851.

L'effet Seebeck doit son nom au scientifique Thomas Johann Seebeck (1770-1831) de la Prusse orientale. En 1821, Seebeck découvrit qu'un circuit constitué de deux métaux différents conduisait l'électricité si les deux endroits où les métaux sont connectés sont maintenus à des températures différentes. Seebeck plaça une boussole près du circuit qu'il avait construit et remarqua que l'aiguille était déviée. Il a découvert que l'amplitude de la déviation augmentait proportionnellement à la différence de température. Ses expériences ont également noté que la distribution de la température le long des conducteurs métalliques n’affectait pas le compas. Cependant, changer les types de métaux qu'il utilisait changea la magnitude de déviation de l'aiguille.

Le coefficient Seebeck est un nombre décrivant la tension produite entre deux points d'un conducteur, où une différence de température uniforme de 1 degré Kelvin existe entre les points. Les métaux dans les expériences de Seebeck réagissaient aux températures, créant une boucle de courant dans le circuit et un champ magnétique. Seebeck, ignorant l'existence d'un courant électrique à l'époque, supposait à tort qu'il s'agissait d'un effet thermomagnétique.

En 1834, le scientifique français Jean Charles Athanase Peltier (1784-1845) décrivit le deuxième phénomène étroitement lié, désormais connu sous le nom d’effet Peltier. Dans son expérience, Peltier a modifié la tension entre les conducteurs métalliques et a découvert que la température à l'une ou l'autre jonction variait proportionnellement. En 1839, le scientifique allemand Heinrich Lenz (1804-1865) développa la découverte de Peltier et décrivit le transfert de chaleur aux jonctions, en fonction de la direction du courant le long du circuit. Alors que ces deux expériences portaient sur différentes parties du circuit et les effets thermoélectriques, elles sont souvent simplement appelées effet Seebeck-Peltier ou effet Peltier-Seebeck.

En 1851, le physicien britannique William Thomson (1824-1907), connu plus tard sous le nom de premier baron Kelvin, observa le chauffage ou le refroidissement d'un seul type de conducteur métallique à partir d'un courant électrique. L'effet Thomson décrit le taux de chaleur créée ou absorbée par un métal ou un autre matériau conducteur, soumis à un gradient de température.

Les thermomètres à thermocouple sont des outils de génie électrique basés sur la mesure de l'effet Seebeck et des effets Peltier et Thompson. Les thermomètres convertissent la différence de potentiel thermique en différence de potentiel électrique.