Thermomagnetische Effekte

Bei Thermomagnetischen Effekten erzeugt ein Wärmestrom in einem Leiter oder Halbleiter, der sich in einem Magnetfeld befindet, eine Potential- oder Temperaturdifferenz.

Bei transversalem Magnetfeld

Wenn durch eine vorgegebene Temperaturdifferenz ein Wärmestrom in eine Richtung x fließt und senkrecht dazu (Richtung z) ein äußeres Magnetfeld einwirkt, beobachtet man folgende Effekte:[1]

  • Nernst-Effekt[2] (auch Erster Ettingshausen-Nernst-Effekt genannt): eine Potentialdifferenz (elektrische Spannung) in Richtung y, also senkrecht zum Wärmestrom und senkrecht zum Magnetfeld.
  • Righi-Leduc-Effekt[2] (auch Thermischer Hall-Effekt genannt): eine Temperaturdifferenz in Richtung y, also senkrecht zum Wärmestrom und senkrecht zum Magnetfeld.

Die Ursache liegt in der Wirkung der Lorentzkraft auf die bewegten Ladungsträger (meist Elektronen).

Bei longitudinalem Magnetfeld

Wenn das äußere Magnetfeld longitudinal (parallel zum Wärmestrom) einwirkt, kommt es zu folgenden Effekten:[1]

  • Zweiter Ettingshausen-Nernst-Effekt: eine Potentialdifferenz (elektrische Spannung) in longitudinaler Richtung.
  • Maggi-Righi-Leduc-Effekt (auch zweiter Righi-Leduc-Effekt genannt[3]): eine Änderung der thermischen Leitfähigkeit in longitudinaler Richtung, verbunden mit einer Temperaturdifferenz.

Die longitudinalen Effekte sind aus Symmetriegründen nicht von der Richtung des Magnetfelds abhängig und damit quadratisch in der Magnetfeldstärke.

Verwandte Effekte

Galvanomagnetische Effekte treten auf, wenn ein Magnetfeld auf einen elektrischer Strom einwirkt. In diesem Fall beobachtet man ebenfalls transversale und longitudinale Potential- und Temperaturdifferenzen. Ein prominentes Beispiel ist der Hall-Effekt.

Bei der Thermoelektrizität wird die Erzeugung einer Potentialdifferenz bei einem Wärmestrom und die Erzeugung eines Wärmestroms bei einer Potentialdifferenz betrachtet (ohne Magnetfeld).

Literatur
  • Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer: Physik für Ingenieure. Springer, 10. Auflage 2007, S. 845f
  • Horst Teichmann: Angewandte Elektronik, Bd. 1: Elektronische Leitung, Elektronenoptik, Universitätstaschenbücher 343, Springer-Verlag, 1974, ISBN 978-3-7985-0397-7, S. 27f

Einzelnachweise
  1. Teichmann: Angewandte Elektronik, S. 28
  2. Bergmann, Schaefer: Elektrizitätslehre, De Gruyter 1966, S. 487 – der Begriff Nernst-Effekt ist mehrdeutig
  3. Hering, Martin, Stohrer, Physik für Ingenieure, 2007, S. 846
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