Termoelektrik: Memahami Termokopel dan Efek Seebeck
Bahasan dan Bahan
- Pita kawat tembung (tanpa insulasi)
- Pita kawat besi (tanpa insulasi) (atau aluminium jika tidak tersedia)
- Lilin
- Kubus es
Referensi Silang
Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 9: “Electrical Instrumentation Signals”
Tujuan Pembelajaran
- Mengilustrasikan bagaimana termokopel berfungsi dan tujuannya secara praktis.
Diagram Skematik
Ilustrasi
Instruksi Eksperimen
1. Pilahkan satu ujung kawat besi ke satu ujung kawat tembung. Sambungkan ujung bebas ke terminal strip. Setel voltmeter ke rentang paling sensitif dan sambungkan ke strip terminal. Meter seharusnya membaca hampir nol tegangan.
2. Rangkuman ini adalah termokopel, sebuah perangkat yang menghasilkan tegangan proporsional dengan selisih suhu antara titik sambungnya (ujung yang dipilahkan) dan titik referensi pada strip. Ketika suhu ujung sama dengan strip, tegangan nol.
3. Nyalakan lilin dan masukkan ujung yang dipilahkan ke dalam nyala. Amati voltmeter: tegangan positif seharusnya muncul. Cabut ujung, biarkan mendingin, dan konfirmasi bahwa tegangan kembali mendekati nol.
4. Sentuh ujung ke kubus es. Catat tegangan; catat apakah lebih besar atau lebih kecil dari bacaan nyala dan apakah polaritasnya terbalik. Kemudian panaskan ujung dengan memegangnya di antara jari Anda dan amati tren tegangan menuju nol.
5. Eksperimen ini mendemonstrasikan Efek Seebeck—pembuatan tegangan karena gradien suhu di sepanjang penghantar. Termokopel memanfaatkan prinsip ini; tegangan adalah selisih antara tegangan Seebeck dari dua logam yang berbeda.
Latar Belakang Ilmiah
Termokopel terdiri dari dua logam yang berbeda yang terhubung di satu ujung. Ketika titik sambung mengalami selisih suhu relative terhadap ujung lainnya, setiap logam mengembangkan tegangan Seebecknya sendiri. Tegangan yang diukur adalah selisih antara dua tegangan ini:
Karena hubungan antara selisih suhu dan tegangan dapat diulang dan sebagian besar linier, termokopel banyak digunakan sebagai sensor suhu yang andal. Dengan memilih pasangan logam yang berbeda, seseorang dapat menyesuaikan rentang suhu yang dapat diukur.
