熱電動勢（thermo-EMF）及其在技術上的應用

熱電動勢是在由串聯連接的不均勻導體組成的電路中產生的電動勢。

最簡單的電路由一個導體 1 和兩個相同的導體 2 組成，它們之間的接觸保持在不同的溫度 T1 和 T2，如圖所示。

由於導線 1 兩端的溫差，熱結附近電荷載流子的平均動能大於冷結附近的電荷載流子。載流子從熱接觸擴散到冷接觸，冷接觸獲得一個電位，其符號由載流子的符號決定。類似的過程發生在鏈條第二部分的分支中。這些電勢之間的差異是熱電動勢。

在閉合電路中接觸相同溫度的金屬線， 接觸電位差 在它們之間的邊界處，它不會在電路中產生任何電流，而只會平衡相反方向的電子流。

計算觸點間電位差的代數和，很容易理解為零。因此，在這種情況下，電路中將沒有 EMF。但是如果接觸溫度不同呢？假設觸點 C 和 D 處於不同溫度。然後怎樣呢？我們首先假設金屬 B 的電子功函數小於金屬 A 的功函數。

讓我們看看這種情況。讓我們加熱接觸 D——來自金屬 B 的電子將開始轉移到金屬 A，因為實際上結 D 處的接觸電勢差會由於對其的熱效應而增加。之所以會發生這種情況，是因為金屬 A 中接觸 D 附近有更多的活性電子，現在它們會沖向化合物 B。

化合物 C 附近電子濃度的增加啟動了它們通過接觸 C 從金屬 A 到金屬 B 的運動。在這裡，電子將沿著金屬 B 移動到接觸 D。如果化合物 D 的溫度相對於接觸繼續升高C，然後在這個閉合電路中，電子的定向運動將保持逆時針 - 將出現 EMF 存在的圖像。

在這種由不同金屬組成的閉合電路中，由於接觸溫度不同而產生的電動勢稱為熱電動勢或熱電動勢。

熱電動勢與兩個觸點之間的溫差成正比，並取決於構成電路的金屬類型。這種電路中的電能實際上來源於保持觸點之間溫差的熱源的內能。當然，這種方法得到的電動勢極小，在金屬中以微伏為單位，接觸溫度相差1度，最大為幾十微伏。

對於半導體，事實證明熱電動勢更大，對於它們來說，它達到每度溫差幾伏特，因為半導體本身的電子濃度在很大程度上取決於它們的溫度。

對於電子溫度測量，使用 熱電偶（熱電偶）根據熱電動勢測量原理工作。熱電偶由兩種不同的金屬組成，它們的末端焊接在一起。通過保持兩個觸點（結點和自由端）之間的溫差，可以測量熱電動勢。自由端在這裡起到第二個觸點的作用。設備的測量電路連接到兩端。

針對不同的溫度範圍選擇不同的金屬熱電偶，並藉助它們的幫助在科學和技術上測量溫度。

超精密溫度計是在熱電偶的基礎上製成的。在熱電偶的幫助下，可以高精度地測量極低和極高的溫度。此外，測量的準確性最終取決於測量熱電動勢的電壓表的準確性。

該圖顯示了具有兩個結點的熱電偶。一個結點浸沒在融化的雪中，另一個結點的溫度使用帶有度數校準刻度的電壓表來確定。為了提高這種溫度計的靈敏度，有時會將熱電偶連接到電池。即使是非常微弱的輻射能通量（例如來自遙遠的恆星）也可以用這種方式測量。

對於實際測量，最常使用鐵-康銅、銅-康銅、鉻鎳-明礬等。至於高溫，他們求助於鉑及其合金的蒸汽——耐火材料。

熱電偶的應用被廣泛接受 在自動溫度控制系統中 在許多現代工業中，因為熱電偶信號是電信號，可以很容易地被調節特定加熱設備功率的電子設備解讀。

與這種熱電效應（稱為塞貝克效應）相反的效應，包括在加熱一個觸點的同時冷卻另一個觸點，同時使直流電流通過電路，稱為珀耳帖效應。

這兩種效應都用於熱電發電機和熱電冰箱。有關更多詳細信息，請參見此處：Seebeck、Peltier 和 Thomson 熱電效應及其應用