温差电流wencha dianliu

用两种金属接成 一个闭合回路，当两接头处温度不同时，闭合电路中所出现的电流。温差电流是于1821年由德国物理学家塞贝克首先发现的。当时为了验证关于电流的磁性的某种设想，他用铜导线和铋导线连接成一个闭合回路，把一个金属结握在手里，使两个金属结间出现了温差，他发现回路中的电流计指针发生了偏转，导线上出现了电流；后来又通过冷却其中的 一个结而得到了类似的效应。这种效应随着组成的金属的不同而改变，且温差越大效应越显著。在塞贝克发现温差电流后又经13年，法国的珀耳帖发现了它的逆效应：在由铜导线和锑导线连成的回路上，当电流从锑流到铜时，在铜锑结上温度上升了10℃；而当电流按相反方向流动时，铜锑结则冷却了5℃。改用铋、锑材料，在铋锑结上人们发现了更大的温差。两种金属连成的闭合回路中，当接头处温度不等时，回路中能维持持续电流，说明回路中总电动势不等于零。这种由温差而形成的电动势称为温差电动势。从经典金属电子论来看，当两种不同的金属A、B紧密接触时，每种金属中的一部分电子都将越过交界面向对方扩散。由于是不同种类的金属，它们的自由电子气密度n不等，设金属A的电子气密度为nA,B的电子气密度为nB，且nA>nB，则从金属A扩散到金属B的电子比反方向扩散的电子要多，这种现象可以等效地看作在界面附近的电子受到了一个由A指向B的非静电起源的力，就是说可以把界面看作一个极薄的电源。扩散的结果是在界面的B侧出现负电荷，而A侧出现正电荷(见图1)，它们产生的静电场将阻止扩散继续进行，最后达到静电平衡。平衡时两种金属必有电势差，叫做内接触电势差。内接触电势差数值很小，其数量级约为10^-3至10^-2伏，但起重要作用。内接触电势差除与两种金属的性质有关外，还与温度有关，当两种金属确定后就只取决于温度了。用两种金属A、B连成一个闭合电路见图2，沿电路一周两个接头处非静电力的功不为零，因此电动势的代数和不为零。如果两接头处温度相同，两电动势数值大小相等。如果两接头处温度不同，两电动势数值不等。此外，在同一种金属中(例如A)，由于两端温度不同(T₂>T₁)，存在温度差，温度高处电子动能大，温度低处动能小，因而在同一种金属中也存在电子从动能大处向动能小处扩散的过程。这个过程也可等效为受到非静电力的作用。在图2中，由于A、B是两种不同的金属，且T₂>T₁，沿电路一周非静电力的功将不等于零。这两种由于温差起源的非静电力将单位正电荷沿闭合回路移动一周所做的功就是总的温差电动势。总电动势不为零，闭合电路中就会出现电流，这就是温差电流。

图1

图2

温差电流有广泛的应用，例如制成温差电偶，用来测量温度。还可制成效率很高的温差电池等等。