兩種不同金屬構成的迴路中，如果兩種金屬的結點處溫度不同，該迴路中就會產生一個溫差電動勢。這就是澤貝克效應(Seebeck Effect)，又稱為塞貝克效應。
基本介紹
- 中文名：澤貝克效應
- 外文名：Seebeck effect
- 屬性：物理現象
- 發現人：澤貝克
- 國籍：德國
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概述
兩種不同金屬構成的迴路中，如果兩種金屬的結點處溫度不同，該迴路中就會產生一個溫差電動勢。這就是澤貝克效應(SeebeckEffect)。
澤貝克發現，當兩種不同金屬組成閉合迴路且結點處溫度不同時，指南針的指針會發生偏轉。於是他認為溫差使金屬產生了磁場。但是當時澤貝克並沒有發現金屬迴路中的電流，所以他把這個現象叫做“熱磁效應”。後來，丹麥物理學家漢斯·奧斯特重新研究了這個現象並稱之為“熱電效應”。
熱電效應（Thermoelectriceffect）是一個由溫差產生電壓的直接轉換，且反之亦然。簡單的放置一個熱電裝置，當他們的兩端有溫差時會產生一個電壓，而當一個電壓施加於其上，他也會產生一個溫差。這個效應可以用來產生電能、測量溫度，冷卻或加熱物體。因為這個加熱或製冷的方向決定於施加的電壓，熱電裝置讓溫度控制變得非常容易。
一般來說，熱電效應這個術語包含了三個分別經定義過的效應，澤貝克效應（Seebeckeffect，由ThomasJohannSeebeck發現。）、帕爾帖效應（Peltiereffect，由Jean-CharlesPeltier發現。），與湯姆孫效應（Thomsoneffect，由威廉·湯姆孫發現）。在很多教科書上，熱電效應也被稱為帕爾帖-澤貝克效應（Peltier–Seebeckeffect）。它同時由法國物理學家讓·查爾斯·佩爾蒂（JeanCharlesAthanasePeltier）與愛沙尼亞裔德國物理學家托馬斯·約翰·澤貝克（ThomasJohannSeebeck）分別獨立發現。還有一個術語叫焦耳加熱，也就是說當一個電壓通過一個阻抗物質上，即會產生熱，它是多少有關係的，儘管它不是一個普通的熱電效應術語（由於熱電裝置的非理想性，它通常被視為一個產生損耗的機制）。帕爾帖-澤貝克效應與湯姆孫效應是可逆的，但是焦耳加熱不可逆。
澤貝克效應
兩種不同金屬構成的迴路中，如果兩種金屬的結點處溫度不同，該迴路中就會產生一個溫差電動勢。這就是澤貝克效應(SeebeckEffect)。
澤貝克發現，當兩種不同金屬組成閉合迴路且結點處溫度不同時，指南針的指針會發生偏轉。於是他認為溫差使金屬產生了磁場。但是當時澤貝克並沒有發現金屬迴路中的電流，所以他把這個現象叫做“熱磁效應”。後來，丹麥物理學家漢斯·奧斯特重新研究了這個現象並稱之為“熱電效應”。
不同的金屬導體（或半導體）具有不同的自由電子密度，當兩種不同的金屬導體相互接觸時，在接觸面上的電子就會擴散以消除電子密度的差異。而電子的擴散速率與接觸區的溫度成正比，所以只要維持兩金屬間的溫差，就能使電子持續擴散，在兩塊金屬的另兩個端點形成穩定的電壓。由此產生的電壓通常每開爾文溫差只有幾微伏。
在以下電路中：
澤貝克效應
澤貝克效應由澤貝克效應產生的電壓可以表示成：
SA和SB是金屬A和B的澤貝克係數，T1和T2是兩塊金屬結合處的溫度。澤貝克係數取決於溫度和材料的分子結構。如果澤貝克係數在實驗的溫度範圍內接近常數，以上方程可以近似成：
澤貝克效應通常套用於熱電偶，用來直接測量溫差，或者將金屬的一端設定到已知溫度來測另一端的溫度。當幾個溫差電偶連線在一起時叫做熱電堆，用來製造更大的電壓。澤貝克效應還可以用來鑑定合金的成分：將未知金屬和已知金屬連線，並保持溫度不變，根據測得的電壓可以算出未知金屬的澤貝克係數，從而判斷它的材料。
帕爾帖效應
傳統上有時稱帕爾貼效應是澤貝克效應，但此說法並不嚴謹。
與澤貝克效應不同，帕爾貼效應可以產生在兩種不同金屬的交界面，或者一種多相材料的不同相界間，也可以產生在非勻質導體的不同濃度梯度範圍內。
當對上述三種材料嵌入迴路中並施加電流時，金屬1會對金屬2或相1對相2，或濃度點C1與C2間）產生放熱或吸熱反應。
帕爾帖效應即為澤貝克效應的反效應，即當在兩種金屬迴路中加入電源產生電勢後，不同金屬的接觸點會有一個溫差。
湯姆孫效應
當電流在溫度不均勻的導體中流過時，導體除產生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）。或者反過來，當一根金屬棒的兩端溫度不同時，金屬棒兩端會形成電勢差。這一現象後叫湯姆孫效應（Thomsoneffect）
套用
熱電發電機
澤貝克效應被用在熱電發電機中，其功能類似於熱機，但體積較小，沒有移動部件，並且通常更昂貴且效率更低。它們在發電廠中用於將廢熱轉化成額外的電力（一種能量回收形式），並且在汽車中用作用於提高燃料效率的汽車熱電發電機（ATG）。太空探測器通常使用放射性同位素熱電發電機，但使用放射性同位素產生所需的熱差。最近的用途包括爐灶，體熱照明以及由體熱驅動的智慧型手錶。
珀耳帖效應
珀爾帖效應可用於製造結構緊湊，無循環流體或運動部件的冰櫃。這樣的冰櫃在其優點超過其效率非常低的缺點的套用中是有用的。珀爾帖效應也被許多熱循環儀使用，實驗室設備用於通過聚合酶鏈式反應（PCR）擴增DNA。PCR需要循環加熱和冷卻樣品至指定的溫度。在很小的空間內包含許多熱電偶可以使許多樣品平行放大。
