湯姆遜效應——一種熱電現象

當直流電流通過導線時，導線會根據 焦耳-楞次定律：導體每單位體積釋放的熱功率等於電流密度與作用在導體中的電場強度的乘積。

這是因為那些在電場作用下在導線中移動的 自由電子，形成電流，沿途與晶格的節點發生碰撞，並將其部分動能傳遞給它們，結果，晶格的節點開始更強烈地振動，即導體的溫度整個體積上升。

越多 電場強度 在一根導線中——自由電子在與晶格節點碰撞之前有時間加速的速度越高，它們在自由路徑上獲得的動能就越多，它們傳遞到晶格節點的動量也就越多晶格此刻正與他們發生碰撞。很明顯，電場越大，導體中的自由電子被加速，導體體積中釋放的熱量就越多。

現在讓我們想像一下，一側的電線被加熱了。也就是說，一端的溫度高於另一端，而另一端的溫度與周圍空氣的溫度大致相同。這意味著在導體的加熱部分中，自由電子的熱運動速度高於其他部分。

如果現在不理會電線，它會逐漸冷卻。一些熱量將直接傳遞到周圍的空氣中，一些熱量將傳遞到電線受熱較少的一側，並從它傳遞到周圍的空氣中。

在這種情況下，具有較高熱運動速率的自由電子會將動量傳遞給導體中受熱較少部分中的自由電子，直到導體整個體積中的溫度相等，即直到熱運動速率達到自由電子在整個導體體積內的運動被均衡。

讓我們把實驗複雜化。我們將電線連接到直流電源，用火焰預熱電源負極端子將連接到的一側。在電源產生的電場的影響下，導線中的自由電子將開始從負端移動到正端。

此外，預熱導線產生的溫差將有助於這些電子從負向正移動。

我們可以說源的電場有助於沿著導線傳播熱量，但從熱端移動到冷端的自由電子通常會減慢速度，這意味著它們會將額外的熱能傳遞給周圍的原子。

也就是說，在圍繞自由電子的原子方向上，相對於焦耳-楞次熱釋放額外的熱量。

現在再次用火焰加熱電線的一側，但將電流源與正極引線連接到加熱側。在負端一側，導體中的自由電子熱運動速度較低，但在源電場的作用下，它們沖向加熱端。

通過預熱導線產生的自由電子的熱運動傳播到這些電子從負到正的運動。從冷端移動到熱端的自由電子通常通過吸收來自加熱導線的熱能而加速，這意味著它們吸收自由電子周圍原子的熱能。

發現了這個效果 1856年 英國物理學家 威廉湯姆森發現 在均勻非均勻加熱的直流導體中，除了根據焦耳-楞次定律釋放的熱量外，導體體積中還會釋放或吸收額外的熱量，具體取決於電流的方向（第三熱電效應） .

湯姆遜熱量的大小與電流大小、電流持續時間和導體中的溫差成正比。t — 湯姆遜係數，以伏特每開爾文表示，大小與 熱電動勢.

其他熱電效應： 塞貝克和珀耳帖效應