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Alexander Fufaev

Nernst-Effekt (Elektrisches Feld)

aus dem Bereich: Formeln
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\[ E_{\text y} ~=~ C_{\text N} \, \frac{\text{d} T}{\text{d} x} \, B_{\text z} \]
Elektrisches Feld \( E_{\text y} \) SI-Einheit: \( \frac{\text V}{\text m} \) (Volt pro Meter)

Aufgrund des Temperaturunterschieds \( \frac{\text{d} T}{\text{d} x} \) im Leiter, der sich in einem Magnetfeld \(B_{\text z}\) befindet, bewegen sich die Elektronen zur heißen Leiterseite hin. Da diese Bewegung in einem Magnetfeld passiert, werden die Elektronen durch die Lorentzkraft abgelenkt, sodass sich in diesem Fall ein elektrisches Feld in \(y\)-Richtung ausbildet. Da dieser Effekt praktisch dem Hall-Effekt gleicht; mit dem einzigen Unterscheid, dass statt dem E-Feld ein Temperaturgradient die Ursache für die Elektronenbewegung darstellt, wird dieser Effekt auch thermischer Hall-Effekt genannt.

Temperaturgradient \( \frac{\text{d} T}{\text{d} x} \) SI-Einheit: \( \frac{\text K}{\text m} \) (Kelvin pro Meter)

Das ist der Temperaturunterschied in einem stromdurchflossenen Leiter, der sich in einem Magnetfeld befindet. Der Temperaturunterschied entsteht durch die abgelenkten Elektronen im Magnetfeld durch die Lorentzkraft. Weil die langsamen Elektronen stärker abgelenkt werden als schnelle, wird die eine Seite des Leiters kühler als die andere.

Der Temperaturgradient bildet sich in diesem Fall in \(x\)-Richtung aus.

Nernst-Koeffizient \( C_{\text N} \) SI-Einheit: \( \frac{\text{V} }{\text{K} \, \text{T}} \)

Der Proportionalitätsfaktor zwischen dem elektrischen Feld und \(\frac{\text{d} T}{\text{d} x} \, B_{\text z}\). Der Nernst-Koeffizient ist materialspezifisch und sagt aus, wie stark sich das elektrische Feld aufgrund des Temperaturgradienten in dem jeweiligen Material ausbilden kann.

Magnetische Flussdichte \( B_{\text z} \) SI-Einheit: \( \text{T} \) (Tesla)

Das Magnetfeld durchdringt senkrecht den stromdurchflossenen Leiter und zeigt in dieser Formel in \(z\)-Richtung.

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