塞貝克效應(yīng)(或熱電效應(yīng))
德國物理學(xué)家托馬斯·約翰·塞貝克(Thomas Johann Seebeck)以他的名字來命名他在1821年發(fā)現(xiàn)的這一現(xiàn)象。它與電動勢(emf)的出現(xiàn)相對應(yīng)，電動勢是由兩個不同類型導(dǎo)體(下面的A和B)的端之間的溫差引起的。電動勢取決于溫差和所用導(dǎo)體的性質(zhì)。
這是測量溫度的現(xiàn)象。因此，熱電偶由兩根不同的金屬線(在其末端焊接)組成。這種端稱為“熱端”，它建立在我們試圖測量其溫度的環(huán)境中。另外兩個末端連接到測量熱電偶產(chǎn)生的電動勢的儀器上。這一端稱為“冷端”。該冷端的參考溫度通常是0℃。
上述定義的熱電偶通過以下內(nèi)容進(jìn)行表征:
◆其工作范圍
◆其分辨率極限(以mV/℃表示)。這與兩個端之間的溫差引起的電動勢相對應(yīng)。
由這種溫差產(chǎn)生的電動勢可以用以下公式計算：
公式中Tc為被測環(huán)境(浸入熱端)的溫度；Tref為冷端的溫度；Sab為塞貝克系數(shù)取決于導(dǎo)體A和B的性質(zhì)
實際上，電動勢通常通過迫使冷端溫度變?yōu)?℃來表示。對于維持在0℃的冷端，作為熱端溫度函數(shù)的電動勢，其演化并不是線性的。電動勢變化很大的熱電偶可用來進(jìn)行靈敏度更高的測量。這意味著測量更精確。
熱電偶的原理
熱電現(xiàn)象的三個適用基本原理是：
◆塞貝克效應(yīng)(見上文)
◆珀耳帖效應(yīng)
◆湯姆生效應(yīng)
以下三個定律是由這三個原理推導(dǎo)出來的
◆中間導(dǎo)體定律
◆均質(zhì)導(dǎo)體定律
◆中間溫度定律
①中間導(dǎo)體定律
在熱電偶回路中接入中間金屬(一種不同類型的導(dǎo)體)，只要中間金屬兩端溫度相同，中間金屬的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響。這種情況非常常見。在這種情況下使用電壓表或其他儀器(相當(dāng)于單個導(dǎo)體)時：它不會改變要測量的電動勢。
②均質(zhì)導(dǎo)體定律
由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面積和長度如何，都不能產(chǎn)生熱電勢，溫差電勢相抵消，回路中總電勢為零。如果兩種不同金屬的端保持在溫度T1，而另一種保持在溫度T2，則產(chǎn)生的電動勢效應(yīng)是獨立的，不受沿導(dǎo)線T3和T4的溫度分布的影響。
③中間溫度定律
在工業(yè)裝置中，并不容易使熱電偶參考端保持在恒定的溫度(0℃)。實際上，需要實現(xiàn)一些系統(tǒng)，使參考端產(chǎn)生的電動勢等同于參考端保持在標(biāo)準(zhǔn)溫度(通常為0℃)時所產(chǎn)生的電動勢。
中間溫度定律提供了一種將熱電偶在普通條件下產(chǎn)生的電動勢與恒定的標(biāo)準(zhǔn)溫度聯(lián)系起來的方法。該定律規(guī)定，兩個熱電偶產(chǎn)生的電動勢總和(其中一個熱電偶的兩端處于0℃和標(biāo)準(zhǔn)參考溫度，而另一個熱電偶的兩端處于參考溫度和測量溫度)等同于單個熱電偶產(chǎn)生的電動勢(該熱電偶的兩端處于0℃和測量溫度)。
通過結(jié)合這三個基本定律，我們可以使用熱電偶來測量溫度：
◆任何含有不同性質(zhì)的均質(zhì)金屬的電路中產(chǎn)生的熱電動勢的代數(shù)和，只隨熱端上的溫度而變化。
◆如果電路中所有熱端(一端除外)都保持在給定的參考溫度，所產(chǎn)生的電動勢只隨該熱端的溫度而變化，因此可用來測量溫度。
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