El efecto termoeléctrico
es la conversión directa de la diferencia de temperatura a voltaje eléctrico y
viceversa. Un dispositivo termoeléctrico crea un voltaje
cuando hay una diferencia de temperatura a cada lado. Por el contrario cuando
se le aplica un voltaje, crea una diferencia de
temperatura (conocido como
efecto Peltier). A escala atómica (en especial, portadores de carga), un
gradiente de temperatura aplicado provoca portadores cargados en el material,
si hay electrones o huecos, para difundir desde el lado caliente al lado frío,
similar a un gas clásico que se expande cuando se calienta; por consiguiente,
la corriente inducida termalmente.
Este efecto se puede usar para generar electricidad,
medir temperatura, enfriar objetos, o calentarlos o cocinarlos. Porque la
dirección de calentamiento o enfriamiento es determinada por el signo del
voltaje aplicado, dispositivos termoeléctricos producen controladores de
temperatura muy convenientes.
Tradicionalmente, el término efecto termoeléctrico o
termoelectricidad abarca tres efectos identificados separadamente, el efecto
Seebeck, el efecto Peltier, y el efecto Thomson. En
muchos libros de textos, el efecto termoeléctrico puede llamarse efecto
Peltier-Seebeck. Esta separación proviene de descubrimientos
independientes del
físico Francés Jean Charles Athanase Peltier y del físico Estonio-AlemánThomas Johann
Seebeck. El EfectoJoule, el calor generado cuando se aplica un
voltaje a través de un material resistivo, es fenómeno relacionado, aunque no
se denomine generalmente un efecto termoeléctrico (y se considera usualmente como un mecanismo de
pérdida debido a la no idealidad de los dispositivos termoeléctricos). Los efectos Peltier-Seebeck y Thomson pueden en principio
sertermodinámicamente reversibles, mientras que el calentamiento Joule no lo
es.
Principio termoeléctrico.
Efecto fotoeléctrico
Un diagrama ilustrando la emisión de los electrones de
una placa metálica, requiriendo de la energía que es absorbida de un fotón.
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un metal o fibra de carbono cuando se hace incidir sobre él
una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). A
veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la
materia
 Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad eléctrica de la
materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por
Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad delsiglo XIX.
 Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía luminosa en
energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en
1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa
de oro.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887,al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta
tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que
cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert
Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la
generación y conversión de la luz”, basando su
formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre loscuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando
para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente
concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran
condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.
Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que
el efecto fotoeléctrico indica que los fotones luminosos pueden transferir
energía a los electrones. Los rayos X (no se sabía la naturaleza de su radiación,
de ahí la incógnita 'X') son la transformación en un
fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento. Esto
se descubrió casualmente antes de que se dieran a conocer los trabajos de
Planck y Einstein (aunque no se comprendió entonces).
El Efecto piezoeléctrico es el voltaje producido entre las superficies de un sólido dieléctrico, cuando se le aplica una tensión
mecánica. El efecto descubierto por Pierre Currie en1883, lo presentan ciertos
cristales, como
el cuarzo. En caso que un voltaje se aplique el sólido
se distorsiona. Los materiales piezo-eléctricos son empleados
en transductores, micrófonos, entre otras aplicaciones.
Los piezo-eleectricos presentan una resonancia dentro de un
estrecho y definido intervalo de frecuencia, por lo que se les puede emplear como filtros selectivos,
sistemas de control de frecuencia para osciladores estables. Como en los radios de galena.
El cuarzo que es un cristal de SiO2, fue el primer
material piezoeléctrico empleado como oscilador
y el más popular, por las siguientes propiedades: alta eficiencia, se puede
escoger la resonancia dependiendo del
corte cristalográfico, presenta poca solubilidad para muchas sustancias, es
fácil de crecer en grandes cantidades, es abundante naturalmente, es barato,
presenta relativa alta pureza y pocas imperfecciones.
De las 32 clases de cristales existentes en la naturaleza, únicamente 20
exhiben el efecto piezoeléctrico, pero solo unos pocos son útiles. Los cristales piezoeléctricos carecen de centro de simetría.
Cuando una fuerza los deforma, en su estructura de red, el centro de
gravedad de las cargas positivas y negativas en el cristal se separan y
producen la diferencia de carga en las superficies.
el siguiente video es una demostración muy sencilla de
efecto piezoeléctrico cuando frotamos dos cuarzos.
