مقدمة:

في عمليات الإنتاج الصناعي، تُعدّ درجة الحرارة من أهمّ المعايير التي يجب قياسها والتحكّم بها. وتُستخدم المزدوجات الحرارية على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة، لما تتمتّع به من مزايا عديدة، كبساطة التركيب، وسهولة التصنيع، ونطاق القياس الواسع، والدقة العالية، وانخفاض القصور الذاتي، وسهولة نقل إشارات الخرج عن بُعد. إضافةً إلى ذلك، ولأنّ المزدوجة الحرارية مستشعر سلبي، فهي لا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي أثناء القياس، كما أنّها سهلة الاستخدام للغاية، لذا تُستخدم غالبًا لقياس درجة حرارة الغازات أو السوائل في الأفران والأنابيب، ودرجة حرارة أسطح المواد الصلبة.

مبدأ العمل:

عند تكوين حلقة من موصلين أو شبه موصلين مختلفين A وB، وتوصيل طرفيهما ببعضهما، وطالما أن درجتي الحرارة عند نقطتي التوصيل مختلفتان، حيث تكون درجة حرارة أحد الطرفين T (الطرف العامل أو الساخن)، ودرجة حرارة الطرف الآخر T0 (الطرف الحر أو البارد)، تتولد قوة دافعة كهربائية في الحلقة. ويرتبط اتجاه هذه القوة ومقدارها بنوع مادة الموصل ودرجة حرارة نقطتي التوصيل. تُعرف هذه الظاهرة باسم "التأثير الكهروحراري"، وتُسمى الحلقة المكونة من موصلين "مزدوجة حرارية".

تتكون القوة الكهروحرارية من جزأين، أحدهما هو القوة الكهروحرارية الناتجة عن التلامس بين موصلين، والآخر هو القوة الكهروحرارية لموصل واحد.

يعتمد مقدار القوة الدافعة الحرارية الكهربائية في حلقة المزدوجة الحرارية فقط على مادة الموصل المكون للمزدوجة ودرجة حرارة الوصلتين، ولا علاقة له بشكل المزدوجة الحرارية أو حجمها. عند تثبيت مادتي قطبي المزدوجة الحرارية، تكون وظيفة القوة الدافعة الحرارية الكهربائية ضعيفة عند درجتي حرارة الوصلتين t و t0.