1. Seebecks opdagelse af termoelektriciteten

Efter Ørsteds opdagelse af at en elektrisk strøm skaber et magnetfelt omkring sig, fandt der en livlig aktivitet sted blandt europæiske fysikere, der ønskede at undersøge fænomenet nærmere. En af de vanskeligheder der var, var at de batterier man brugte, ikke havde konstant spænding. Deres spænding kunne variere fra den ene dag til den anden, og det var derfor vanskeligt at definere en spændingsenhed, som den der senere blev kaldt 1 volt.

I 1821 opdagede Thomas Johann Seebeck en helt ny type batteri, der leverer en konstant spænding. Vi viser Seebecks batteri på billedet til højre. Det består af en buet kobberstang Cu, i hvis ender der er fastloddet to stænger BI af metallet bismuth (= vismut). De to loddesteder er sænket ned i to skåle A og B med vand i. Seebeck opdagede nu, at når der er koldt vand i A og varmt vand i B, opstår der en spændingsforskel mellem de to bismuthstænger. Hvis man forbinder de to vismutstænger med en ledning af vismut går der en strøm i ledningen fra stangen i A til stangen i B. Der er altså større spænding i A end i B.

I Den Store Danske Encyklopædi står der til min overraskelse, at den spænding batteriet leverer kun er nogle mikrovolt. 1 mikrovolt er en milliontedel volt. Spændingen må afhænge af temperaturforskellen, og den har en størrelse, som både Seebeck og senere Ohm udnyttede.

Hvis man forbinder de to bismuthstænger med en ledning med modstand vil strømmen variere når modstanden varieres, men batteriet leverer samme spænding så længe temperaturerne er konstante. Dette forhold dannede nogle år senere grundlaget for Ohms bestemmelse af Ohms Lov, der er link for oven.

Hvis der går en strøm gennem en ledning mellem de to bismuthstænger bruges der lidt energi fordi ledningen bliver opvarmet lidt. Den energi stammer fra at temperaturerne i de to skåle nærmer sig hinanden, men det fænomen kunne man ikke forklare på Seebecks tid.

Lad os sige, at spændingen på stangen i A er V større end spændingen på stangen i B. Her er V et tal, som vi ikke uden videre kan måle, men som vi nu skal se, kan det alligevel give god mening at bruge det.

2. Serieforbindelse af termoelementer

Ørsteds undersøgelse af elektromagnetismen var betinget af, at han kunne serieforbinde en lang række kemiske batterier. På billedet oven for viser vi, hvordan en tilsvarende forbindelse kan etableres med Seebecks termobatteri. Der går ingen strøm, fordi der ikke er et lukket kredsløb. Som man kan se på det øverste billede befinder alle loddesteder sig nede i vandet. Læg mærke til at tre på hinanden følgende stænger BI-CU-BI er forbundet med hinanden på samme måde på de to billeder, selv om stængerne har forskellig form på de to billeder. Spændingen V af den næstnederste af bismuthststængerne måles i forhold til spændingen i startpunktet S, som vi i vore dage ville sige er jordforbundet. Så kan man på billedet se hvor meget spændingen af vismutstængerne stiger efterhånden som man fjerner sig fra den stang, der begynder i S.

Efterhånden som man bruger batteriet formindskes temperaturforskellen mellem A og B. Det skal man forhindre, så man skal under forsøget bruge energi på at opretholde temperaturerne i A og B.

Hvis du støder på et ord, hvis betydning du ikke kender, så søg på ordet.