热电现象

由温度不同的固体接触产生的现象

温差电动势即热电动势：用2种金属接成回路，当2个接头处温度不同时，回路中会产生电动势，称热电动势·热电动势的成因--自由电子扩散（汤姆逊电动势）,自由电子浓度不同，珀耳帖效应

热电现象三种紧密相连的效应

温差电效应是由于不同种类固体的相互接触而发生的热电现象。它主要有三种效应：塞贝克（Seebeck）效应、佩尔捷（Peltier）效应与汤姆孙（Thomson）效应。

（1）塞贝克效应若将导体（或半导体）A和B的两端相互紧密接触组成环路，若在两联接处保持不同温度T1与T2，则在环路中将由于温度差而产生温差电动势。在环路中流过的电流称为温差电流，这种由两种物理性质均匀的导体（或半导体）组成的上述装置称为温差电偶（或热电偶），这是法国科学家塞贝克1821年发现的。后来发现，温差电动势还有如下两个基本性质：

①中间温度规律，即温差电动势仅与两结点温度有关，与两结点之间导线的温度无关。

②中间金属规律，即由A、B导体接触形成的温差电动势与两结点间是否接入第三种金属C无关。只要两结点温度T1、T2相等，则两结点间的温差电动势也相等。正是由于①、②这两点性质，温差电现象如今才会被广泛应用。

（2）佩尔捷效应 1834年佩尔捷发现，电流通过不同金属的结点时，在结点处有吸放热量Qp的现象。吸热还是放热由电流方向确定，Qp称为佩尔捷热。其产生的速率与所通过的电流强度成正比，其中Π12称佩尔捷系数，其大小等于在结点上每通过单位电流时所吸放的热量。电流通过两种不同金属构成的结点时会吸放热的原因是在结点处集结了一个佩尔捷电动热，佩尔捷热正是这电动势对电流做正功或负功时所吸放的热量。考虑到不同的金属具有不同的电子浓度和费米能EF，两金属接触后在结点处要引起不等量的电子扩散，致使在结点处两金属间建立了电场，因而建立了电势差（当然，上述解释仅考虑了产生温差电现象的某一方面因素，实际情况要复杂得多）。由此可见，佩尔捷电动势应是温度的函数，不同结的佩尔捷电动势对温度的依赖关系也可不同。上述观点也能用来解释当电流反向时，两结对佩尔捷热的吸放应倒过来，因而是可逆的。一般金属结的佩尔捷电势为μV量级，而半导体结可比它大数个量级。

（3）汤姆孙效应 1856年W·汤姆孙（即开尔文）用热力学分析了塞贝克效应和佩尔捷效应后预言还应有第三种温差电现象存在。后来有人从实验上发现，如果在存在有温度梯度的均匀导体中通过电流时，导体中除了产生不可逆的焦耳热外，还要吸收或放出一定的热量，这一现象定名为汤姆孙效应，所吸放的热量称为汤姆孙热。汤姆孙热与佩尔捷热的区别是，前者是沿导体（或半导体）作分布式吸放热，后者在结点上吸放热。汤姆孙热也是可逆的，但测量汤姆孙热比测量佩尔捷热困难得多，因为要把汤姆孙热与焦耳热区分开来较为困难。

热电现象和热电偶

赛贝克发现的热电现象是物理学上的一个重要成果。它导致了热电偶的出现及在工业上的广泛应用。随着科学技术的迅速发展，人们对热电现象的认识逐步加深，使热电偶的应用和研究已经超出了有关理论的阐述范围，由于现行理论不利于继续深入研究热电现象及其本质，所以，有必要对热电偶理论进行修正和完善。

热电偶的定义

现在流行的热电偶定义有两种，一种是传统的热电偶定义。即用两根不同种类的金属芯线构成电路，在接点处温度有变化时，在电路中将产生温差电动势，这种现象叫作赛贝克效应(温差电动势效应)利用这个效应制成的温度传感器就是热电偶。

第二种定义就是根据近年来对热电偶的研究成果，将热电偶定义扩展为，由两种不同导体组成闭合回路，当两个接点温度不同时，回路中将产生电势，该电势的方向和大小，取决于导体的材料和两个接点的温度差别，这个现象即称为物体的“热电效应”，两种导体所组成的回路称为“热电偶。

热电偶均质导体定律

其定律为由一种均匀导体组成的闭合回路，不论导体的截面和长度如何，以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。

均质导体定律引出的结论

其结论为，如果热电偶两电极材料相同，则虽两端温度不同(T笋T。)，但总输出电势仍为零，因此，必须由两种不同的材料才能构成热电偶。

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