સીબૅક અસર : જુદી જુદી બે ધાતુઓનાં જંક્શનોને અસમાન તાપમાને રાખતાં વિદ્યુત-ચાલક બળ (electro motive force – EMF) પેદા થવાની ઘટના.
તેની શોધ સીબૅકે 1821માં કરી હતી. આવી રચનામાં વિદ્યુત-ચાલક બળને લીધે પરિપથમાં વિદ્યુત-પ્રવાહનું વહન થાય છે.
આવી ગોઠવણીને થરમૉકપલ (thermocouple) કહે છે અને આ ઘટનાને સીબૅક અસર કહે છે. અહીં પેદા થતા વિદ્યુત-ચાલક બળને ઉષ્મીય વિદ્યુત-ચાલક બળ કહે છે. વિદ્યુત-ચાલક બળનું મૂલ્ય બે ધાતુઓના પ્રકાર અને જંક્શનો વચ્ચેના તાપમાનના તફાવત ઉપર આધાર રાખે છે.
આકૃતિ 1 : સીબૅક અસર
જંક્શનો ઍન્ટિમની અને બિસ્મથના હોય ત્યારે મહત્તમ વિદ્યુત-ચાલક બળ (= 1.2 × 10-3 વોલ્ટ/ડિગ્રી) પેદા થાય છે. ઠંડા જંક્શન આગળ વિદ્યુત-પ્રવાહ ઍન્ટિમનીથી બિસ્મથ તરફ વહે છે અને ગરમ જંક્શન આગળ બિસ્મથથી ઍન્ટિમની તરફ વહે છે.
આકૃતિ 2 : ઍન્ટિમની – બિસ્મથ થરમૉકપલ
ઍન્ટિમની, આયર્ન (લોખંડ), ચાંદી, સીસુ, તાંબું, પ્લૅટિનમ અને બિસ્મથને આ પ્રમાણેની શ્રેણીમાં ગોઠવતાં ઠંડા જંક્શન આગળ વિદ્યુત-પ્રવાહ આગળની ધાતુથી પાછળની ધાતુ તરફ વહે છે.
જ્યારે બે ભિન્ન ધાતુઓ A અને Bને ભેગી જોડવામાં આવે ત્યારે ધાતુમાં રહેલા મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન ધાતુ Aથી B તરફ અને તેથી ઊલટું (Bથી A તરફ) પ્રસરણ પામે છે. ધાતુમાં કેટલાક ઇલેક્ટ્રૉન પોતાની કક્ષા છોડીને ધાતુની અંદર મુક્ત રીતે અસ્તવ્યસ્ત ગતિ કરતા હોય છે. આવા ઇલેક્ટ્રૉનને ‘મુક્ત’ ઇલેક્ટ્રૉન કહે છે. ધાતુની વાહકતા માટે આવા ઇલેક્ટ્રૉન જવાબદાર હોય છે.
આકૃતિ 3 : A અને B ધાતુઓનું થરમૉકપલ
A અને B ધાતુઓમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉનની ઘનતા જુદી જુદી હોવાથી પ્રસરણનો દર જુદો જુદો હોય છે. આથી ગતિજ સમતુલન (kinetic equillibrium) સ્થિતિમાં જે ધાતુમાં વધુ ઇલેક્ટ્રૉન જાય છે તે ઋણ અને જેમાં ઓછા જાય છે તે ધન બને છે. આ રીતે બે જંક્શનો આગળ વિદ્યુત-ચાલક બળ પેદા થાય છે, જેનો આધાર જંક્શનોના તાપમાન ઉપર હોય છે. આ વિદ્યુત-ચાલક બળને પેલ્ટિયર વિદ્યુત-ચાલક બળ કહે છે. બે જંક્શન એકસરખા તાપમાને હોય તો વિદ્યુત-ચાલક બળ સરખાં અને વિરુદ્ધ હોય છે. આ વખતે વિદ્યુત-પ્રવાહ મળતો નથી પણ બે જંક્શનો અસમાન તાપમાને હોય તો વિદ્યુત-ચાલક બળ સરખાં હોતાં નથી. પરિણામે પરિપથમાં વિદ્યુત-પ્રવાહ વહે છે.
તાપમાન માપવા, તેનો તફાવત માપવા, ઉષ્માવિકિરણની પરખ માટે તથા વિદ્યુત-પ્રવાહ માપવા માટે સીબૅકની અસર ઉપયોગી થાય છે.
થરમૉ ઈ.એમ.એફ. (e) અને તાપમાન (T)નો સંબંધ પરવલય (parabolic) આલેખ વડે વ્યક્ત કરાય છે :
આકૃતિ 4 : તાપમાન → થરમૉ ઈ.એમ.એફ.નો આલેખ
ઠંડા જંક્શનનું તાપમાન 0° C રાખતાં અને ગરમ જંક્શનનું તાપમાન વધારતાં, શરૂઆતમાં ઈ.એમ.એફ. વધતો જાય છે અને અમુક તાપમાને તે મહત્તમ બને છે. ગરમ જંક્શનના જે તાપમાને ઈ.એમ.એફ. મહત્તમ બને છે, તેને તટસ્થ તાપમાન (Tn) કહે છે. આપેલ ધાતુઓના થરમૉકપલ માટે તે અચળ રહે છે. ગરમ જંક્શનનું તાપમાન આગળ વધારતાં ઈ.એમ.એફ. ઘટે છે અને જે તાપમાને તે શૂન્ય બને છે, તેને વ્યુત્ક્રમ (inversion) તાપમાન (Ti) કહે છે. આ તાપમાનથીય આગળ જતાં ઈ.એમ.એફ. ફરીથી વધે છે.
ઈ.એમ.એફ. (e) અને તાપમાન (T) વચ્ચે સૂત્રાત્મક સંબંધ નીચે પ્રમાણે મળે છે :
જ્યાં a અને b થરમૉકપલના અચળાંકો છે. સમીકરણ (i)નું T સાપેક્ષ વિકલન કરતાં
= a + 2bT મળે છે.
T = Tn આગળ ઈ.એમ.એફ. (e) મહત્તમ છે,
માટે 
= 0 થાય છે.
આથી 0 = a + 2bTn
વધુમાં T = Ti આગળ ઈ.એમ.એફ. e = 0 થતાં સમીકરણ (i) નીચે પ્રમાણે મળે છે :
Ti = 2Tn [સમીકરણ (ii)નો ઉપયોગ કરતાં]
આથી સ્પષ્ટ થાય છે કે Ti એ આપેલા થરમૉકપલ માટે અચળ નથી, પણ ઠંડા જંક્શનના તાપમાન ઉપર આધાર રાખે છે.
શીતલ આનંદ પટેલ