金屬、溫度、電流之間的關系

點擊次數：7303 更新時間：2016-11-16

金屬、溫度、電流之間的關系

簡介

一些用戶讀了『熱電偶的知識點滴』后，可能對熱電偶的原理還存在疑問，或是對于『塞貝克效應』仍感到難以理解。那么在這一頁我們盡可能地避開那些難懂的物理說法，進行簡單易懂的解說。因此如果從嚴密的物理學的立場來驗證，可能會出現一些有問題的說法。但該頁的主旨是便于用戶理解，所以敬請原諒，此外，如果您能參照『理化工業技術解說主頁』的『熱電偶的原理熱電偶的知識點滴1 的解說』，我們將不勝感激。

金屬、溫度、電流之間的關系

說起金屬和溫度的關系，大家都知道熱膨脹的現象。那么，金屬、溫度、電流之間的關系是怎樣的呢？
小學生時候的理科實驗課上用鎳鉻合金線連接電池電源后，電流流出就會產生熱量這個實驗、金屬流過電流就會產生熱量
（焦耳熱）這個現象，現在已經不用說明了吧。
在這兒我們將要解說的是熱電偶的測量原理的提示。如果加熱金屬棒的一端，則就會向沒加熱的一端發生熱傳遞，關于這一點相信讀者容易理解。可是也許有些讀者不知道，在這個時候，除了熱量之外還有其他東西也發生了傳遞。那就是，自由電子從溫度高的一端移動到了溫度低的一端。

溫度低的一端在負極帶電，溫度高的一端砸陽極帶電。
這種狀態的金屬棒中有電流流動時，與無電流流動時相比，會發生多余熱傳遞變化。威廉姆•湯姆遜發現了這一現象，并將之稱作湯姆遜效應。

電流從低溫物體流向高溫物體，熱傳遞就會增加。

電流從高溫物體流向低溫物體，熱傳遞就會減少。

此外，如果溫度差小，即便在同一金屬內自由電子的活動也會隨之變少。

即便在同一溫度環境中，這些自由電子的移動也會隨著金屬材料的不同而發生變化。
金屬的種類不同，熱膨脹率、熱傳遞率會不同。同樣，自由電子的運動也會發生變化。

材料A
材料A

如果金屬上有溫度差，自由電子能夠移動的話，那么也許僅用單一的金屬就可以制作溫度傳感器。下圖為針對一種金屬所列的例子。

看了上圖后，也許有人會認為因為自由電子從溫度高的一端移動到溫度低的一端，所以有電流流動。但是，因為在同一金屬內無電位差，僅靠溫度低的一端在負極帶電，溫度高的一端在陽極帶電，是不會有電流流動的。還有很多復雜、深奧的東西。在此，僅希望您將此頁作為熱電偶的測量原理的序章來理解。

材質A
材質B

如果把它們在溫度高的一端、溫度低的一端連接起來，會有什么發生呢？

產生電位差，電流流動。這個現象被德國的物理學家托馬斯•塞貝克（Thomas Johann Seebeck）發現，并將之稱為塞貝克效應。

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