POMPE A CHALEUR THERMOELECTRIQUE
1. Principe/Objectif
L'objectif de la manipulation est de mettre en évidence les différents effets thermoélectriques.
Ceux-ci sont le résultat du transport de différentes charges microscopiques selon des modes
différents.
En effet, d'une façon simplifiée, on peut représenter le courant électrique comme le
déplacement de particules portant une charge électrique, les électrons ou les ions. Lorsque ces
particules se déplacent avec leur charge, un déséquilibre électrique se crée donnant lieu à une
zone chargée plus et une zone chargée moins, soit une différence de potentiel.
Aussi, d'une façon simplifiée, on peut considérer la température comme une mesure de
l'agitation, donc du mouvement des particules. Si dans une zone de l'espace, des particules
s'agitant beaucoup peuvent, par chocs successifs, transmettre une partie de leur énergie
"d'agitation" à des particules plus "calmes" d'une zone voisine, alors il y aura transmission de
la chaleur; lorsque en moyenne toutes les particules des deux zones auront la même agitation,
on parlera d'équilibre thermique.
Dans les milieux conducteurs, ou semi conducteurs, les électrons sont porteurs de charges
électriques et thermiques (ils ont chacun une charge électrique élémentaire et une quantité de
mouvement). Il est possible alors, que lorsque des électrons passent d'un milieu à un autre où
leur mobilité change, une différence de potentiel s'accompagne d'une différence de
température et réciproquement.
Dans cette manipulation, les différentes formes de ce couplage électrique/thermique seront
mises en évidence ainsi que leurs applications.
2. Matériel
Pour mettre en évidence ce couplage on
dispose des dispositifs suivants :
Deux milieux semi conducteurs N et P
où la mobilité des électrons est très
différente.
Deux thermomètres permettant de
mesurer la température de chacun des
milieux semi conducteurs.
Un générateur électrique permettant
d'imposer un même courant électrique
dans chaque semi conducteur.
Un générateur de chaleur permettant
d'imposer un flux de chaleur dans
chaque semi conducteur.
L'installation expérimentale est
schématisée sur la figure suivante :
3. Consignes de sécurité
La température des thermomètres ne devra jamais dépasser les 80°C