热电效应

热电效应

热电效应（Thermoelectric Effect），又称塞贝克效应（Seebeck Effect），是热电偶工作的核心物理原理。该现象由T. J. Seebeck于1821年用铜和锑做实验时发现。

定义

两种不同的导体两端相互紧密连接组成闭合回路，当两接点温度不等时，回路中产生与导体材料及两接点温度相关的电动势，形成电流。该电动势称为热电动势。

组成

热电动势来源于两个方面：

接触电动势

不同导体的自由电子密度不同。当两种导体接触时，电子从密度高的导体向密度低的导体扩散，形成电位差。当扩散作用与电场阻碍作用达到动态平衡时，形成接触电动势。其大小与导体材料和接点温度有关，与导体尺寸形状无关。

数学表达式：
$E_{AB}\left(t\right)=\frac{kt}{e}\text{ln}\frac{n_A\left(t\right)}{n_B\left(t\right)}$

温差电动势

单一导体两端温度不同时，热端自由电子动能较大，向冷端移动，导致热端带正电、冷端带负电，形成静电场。达到动态平衡后，导体两端产生温差电动势。其大小取决于导体材料和两端温度。

数学表达式：
$E_A(t,t_0)=\frac{k}{e}{\int }_{t_0}^t\frac{1}{n_A\left(t\right)}d\left[n_A\right(t\left)t\right]$

应用

热电效应是热电偶温度传感器的物理基础，热电偶属于能量变换型传感器，测量时不需要外加电源。