金属的热电势.pdf

热电势综述 概述 人们早就发现， 在导体中热和电存在着一些微妙的关联， 一般电的良导体同 时也是热的良导体。 根据经典的金属自由电子气理论， 金属的热导率和电导率之 间存在经验公式： 2 k -8 2 2 L = 3 = 2.23 10 V /K (2-1) T e L 称为 Lorenz 数[1] ，该公式在室温下与相当多的金属实验数据一致， 更是将二者 联系在了一起，说明是同一种载流子引起这两种现象。随着实验技术的发展， 二 者都成为研究材料性质的基本手段。 T+ T T+ T 1 + 2 1 2 V 12 T T (a) (b) 图2-1. 热电势的测量回路 除了这两种现象外， 热和电还存在着一个更为复杂的效应， 这就是温差电现 象。实验上共发现了三种温差电现象。 第一种是 Seebeck效应，如图 2-1(a)所示， 将两种材料连结成一个闭合回路， 在两个连结点处维持不同的温度， 则在线路中 除了正常的热传导现象外，还会产生一个电流，这就是温差电流。 由于温差电流 与回路电阻有关而难于表征，实验一般都采取图 2-1(b) 中的开路形式（两个开路 的节点必须保持在同一温度下） ，得到温差电动势 V 12。人们从实验中发现， V 12 正比与温差 T ，它们的比值 S12= V12/ T 是一个仅决定于温度和两个恒 温端的 材 料的函数，与材料的形状、 线路具体连接方式等完全无关， 并且具有线性可叠加 性，因此， S12 是材料的一个基本性质，被称为材料的 Seebeck 系数，也就是通 称的材料的热电势。 第二种温差电效应是 Peltier 效应，如 1 2 图 2-2 所示，当电流通过两种不同材料的节 I 点时，除了通常的焦耳热以外，还会有额 外的热量的流动，至于吸收或释放取决于 图2-2. Peltier 热效应 和节点处两种材料的性质，热流量与电流 成正比。另外，这种现象是可逆的，当电流反向时，热量