
【电】 thermal emf
热电势(Thermoelectric Potential)是热电效应产生的电压差,指两种不同导体或半导体材料在温度梯度下因载流子扩散差异形成的电势差。这一现象由德国物理学家Thomas Seebeck于1821年首次发现,因此也称为“塞贝克效应”(Seebeck effect)。
从物理机制看,热电势的产生依赖于材料的电子结构特性。当材料两端存在温差(ΔT)时,高能端载流子(电子或空穴)向低温端扩散,导致电荷分离并建立电场,直至达到动态平衡状态。其数学表达式为: $$ V = alpha cdot Delta T $$ 其中α为塞贝克系数,单位为μV/K。
工程应用中,热电势是热电偶测温的基础原理。根据国际电工委员会IEC 60584标准,常见热电偶类型包括:
在半导体领域,热电势被用于评估材料的热电性能指数(ZT值),该参数直接影响热电发电器件的能量转换效率。美国国家标准技术研究院(NIST)的研究表明,碲化铋(Bi₂Te₃)是目前室温下ZT值最优的热电材料。
术语对照方面,《英汉电子电工略语词典》将“热电势”英译为“thermoelectromotive force”,强调其作为驱动电荷移动的电动势特性。国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)建议在学术文献中统一使用“Seebeck voltage”表述。
热电势(又称塞贝克电势)是两种不同导体或半导体在温度差作用下产生的电动势。以下是详细解释:
当两种不同材料的导体(如金属A和B)连接成闭合回路,若两端接点温度不同(如T和T₀),回路中会产生电动势,这一现象称为热电效应或塞贝克效应,对应的电动势即热电势。热电势由接触电势和温差电势两部分组成。
接触电势(珀尔帖电势)
两种导体接触时,因自由电子浓度不同,电子从高浓度导体扩散到低浓度导体,形成电势差。温度越高,扩散速率越快,接触电势越大。
温差电势(汤姆逊电势)
同一导体两端温度不同时,高温端电子动能大,向低温端迁移,导致两端产生电势差。
总热电势可表示为: $$ E_{AB}(T, T0) = E{AB}(T) - E_{AB}(T0) + int{T_0}^{T} (S_A - S_B) , dT $$ 其中,$S_A$和$S_B$为材料的塞贝克系数,与材料特性相关。
如需进一步了解热电偶的校验或电势测量细节,可参考来源网页(如、)。
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