温差电 百科内容来自于: 百度百科

温差电是一种差电现象thermoelectric phenomena,导体中发生的热能和电能间的可逆转换现象。温差电偶又称热电偶,是通过测量温差电动势来测量温度的重要器件
差电现象
thermoelectric phenomena
导体中发生的热能和电能间的可逆转换现象。
导体中的几种温差电现象
①珀耳帖效应。当外加电流通过两种不同金属A和B的接触面时,接触面处会产生吸热或放热的现象,是J.C.A.珀耳帖于1834年发现的。略去焦耳热和热传导等不可逆现象,珀耳帖效应是可逆的,即当电流反向时,接触面处的吸、放热互换,如图1所示。吸收或放出的热量QII称为珀耳帖热。当有电量e通过接触面时,珀耳贴热与e成正比,即QII=IIABe,IIAB称为珀耳帖系数,与A、B材料的性质和温度有关。按经典电子论的解释,珀耳贴效应是因不同金属材料中自由电子的数密度不同而引起的。②汤姆孙效应。当电流通过存在温度梯度的均匀导体棒时,除产生焦耳热这一不可逆过程外,导体棒还会吸收或放出一定热量,是W.汤姆孙于1856年发现,故称为汤姆孙效应,吸收或放出的热量Q称为汤姆孙热。汤姆孙效应也是可逆过程,当电流反向时,吸、放热互换,如图2所示,图中T1>T2。当有电量e从温度T处运动到T+dT处时吸热dQ与e和温差dT的乘积成正比,即dQ=sedT,s称为汤姆孙系数,由金属材料的性质确定。按经典电子论的解释,汤姆孙效应是由金属中自由电子的热扩散造成。③塞贝克效应。用两种不同金属A和B接成回路,两接头处分别维持不同温度T0和T,就构成温差电偶(图3),回路中将产生电动势,称温差电势。此现象首先由T.J.塞贝克在1821年发现,故称塞贝克效应。塞贝克效应也是可逆效应,当温差电偶从高温端吸热低温端放热时,回路中产生温差电动势,形成电流。若令回路中的电流逆向流动,则从低温端吸热,在高温端放热。塞贝克效应是珀耳帖效应和汤姆孙效应联合作用的结果。当T0固定时,温差电动势是温度T的函数。利用珀耳贴效应和汤姆孙效应的规律可证明如下结果
式中s A 和s B是金属A和B的汤姆孙系数。以上是温差电现象的两个基本公式,称汤姆孙关系式。
半导体中的温差电现象半导体中也存在上述几种温差电现象,而且比金属导体显著得多。例如对金属,温差为1℃时的温差电动势仅几微伏,而半导体可达几毫伏。金属做的温差电偶一般只用来测温,半导体温差电偶可用作温差发电。半导体有很强的珀耳帖效应,可用于致冷。
应用
温差电偶又称热电偶,是通过测量温差电动势来测量温度的重要器件。实验和理论证明,若在两种金属A和B间串接第三种金属导体C,且C的两端保持同一温度T0(图4),则温差电动势与C的材料无关,这一特性使温差电偶便于同其他测量仪器(如电位差计)相连以测定电动势。温差电偶的测温范围很广,可在-200~2000℃范围内使用,从液态空气的低温到炼钢炉中的高温均可用温差电偶测定。温差电偶的测温灵敏度和准确度很高,可达10-3K以下,特别是铂和铑的合金制成的温差电偶稳定性很高,常用作标准温度计。温差电偶的测温端的面积和热容量均很小,可测量小范围内的温度或微小热量,这对研究金相变化、化学反应和小生物体的测温等有重要意义。将温差电偶的测温端封装在真空管内,并在端点焊上涂黑的金属片,可更有效地吸收辐射热,灵敏度也大大提高,是测定光辐射和红外线的重要检测器件。把许多温差电偶串接起来成为温差电堆,可增大温差电动势,从而提高测温灵敏度。
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- 来自原声例句
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