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什么是塞贝克效应

1821年,德国物理学家塞贝克(seebeck)发现了温差电流现象,即两种不同金属构成的回路中,如果两种金属的结点处温度不同,该回路中就会产生一个温差电动势。这就是塞贝克效应(seebeck effort)或热电效应。

塞贝克效应产生的原因是由于金属在温度梯度存在的条件下,内部产生电压,不同的金属的能力不同,当两种不同金属链接在一起,由于产生的电势不同,导致回路中将存在电流。由于电流的存在,将会产生磁场,而塞贝克最初并未发现电流现象,因此塞贝克最初将这种效应命名为热磁效益并认为两种金属因为温度梯度的存在产生了磁化。丹麦物理学家Hans Chistian 在热电现象的解释方面起到了关键的作用。

塞贝克效应的原理

塞贝克效应的原理图与热电偶测温原理中用到的图是相同的,如下图所示:

Seebeck

其中AB分别为两种不同的金属材料,1、2分别为两个不同的接触点,其温度分别是T1与T2,当T1与T2不相等时,A、B组成的回路中就会有电流产生,这就是温差电流现象,也即塞贝克效应。

塞贝克效应电势差的计算公式

seebeck

SA与SB分别为两种材料的塞贝克系数。如果SA与SB不随温度的变化而变化,上式即可表示成如下形式:

V=(SB-SA)(T2-T1)

塞贝克效应的用途:

制作热电偶

热电偶是基于塞贝克效应的测温元件。热电偶实际就是两种不同的金属,一段链接用于靠近测温点,另一端则连接显示仪表,根据塞贝克效应,热电偶会产生电压信号,把电压信号通过变送器变送输出标准电流信号,根据这个电流的大小对照已有数据,即可测量温度。工业测温已经大量使用热电偶,技术较为成熟。

半导体温差发电

半导体温差发电的主要元件就是半导体温差发电片,它是由许多的PN结串联起来输出电压的元件,一个PN结在温差条件下产生电压,把多个串联形成较大的电压供使用。半导体温差发电的研究目前并未成熟,大规模应用半导体温差发电依然无法实现。

One thought
  1. “1982年”!?这个错误有些太不严谨了吧!

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