
【电】 thermoelectromotive force
热电动势(Thermoelectromotive Force)是热电效应中因温差产生的电压现象,其英文对应术语为"thermoelectromotive force"或"Seebeck electromotive force"。该现象由德国物理学家托马斯·塞贝克于1821年发现,属于固体物理学与热力学交叉领域的重要概念。
核心要素包含:
温差驱动原理:当两种不同导体(热电偶材料)的两端存在温度梯度时,接触面会产生电势差。此现象符合塞贝克效应公式: $$ Delta V = alpha Delta T $$ 其中α为塞贝克系数,ΔT为温差。
材料依赖性:根据《现代热电材料与器件》记载,金属对(如铜-康铜)产生的热电动势约为40μV/℃,而半导体材料(如碲化铋)可达200μV/℃以上,材料晶格结构与电子能带决定其热电性能。
温度测量应用:中国国家计量技术规范JJF 1637-2017明确将热电动势作为热电偶测温的基础物理量,通过测量电动势反推温度值,工业测量精度可达±0.1℃。
《中国大百科全书》第三版物理学卷指出,热电动势的精确测量需控制参考端温度,现代仪器多采用冷端补偿技术消除环境温度干扰。国际电工委员会IEC 60584标准则规定了八类标准化热电偶材料组合及其电动势-温度对应表。
热电动势是指由温度差异引起的电动势现象,常见于两种不同导体组成的回路中。以下是详细解释:
热电动势是两种不同导体(或半导体)连接成闭合回路时,当两端存在温度差($Delta T$)时,回路中产生的电动势,也称为温差电动势。这一现象是塞贝克效应(Seebeck effect)的核心表现。
热电动势由两部分组成:
接触电动势:
两种导体接触时,因自由电子浓度不同(如导体A的$N_a$ > 导体B的$Nb$),电子从高浓度侧扩散到低浓度侧,形成内建电场。平衡时产生的电位差公式为:
$$E{ab}(T) = frac{kT}{e} lnleft(frac{N_a}{N_b}right)$$
其中$k$为玻尔兹曼常数,$e$为电子电荷。
温差电动势(汤姆孙电动势):
单一导体两端存在温度差时,高温端电子动能较大,向低温端扩散,形成电势差。
热电动势是热电偶测温的基础原理:两种不同金属组成回路,一端为测量端(高温),另一端为参比端(低温),通过测量电动势可推算温度。
如需进一步了解公式推导或具体材料的热电势系数,可参考相关物理或电子工程文献。
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