热电效应课件.ppt

1、第1页，共14页。第一节第一节 塞贝克效应塞贝克效应 1821年德国物理学家塞贝克（T.J.Seebach)发现，当两种不同金属导线组成一闭合回路时，若在两接头处维持一温差，回路中就有电流和电动势产生，后来称为塞贝克效应。其中产生的电动势称为温差电动势或塞贝克电动势，上述回路称为热电偶或温差电池。第2页，共14页。第一节第一节 塞贝克效应塞贝克效应第3页，共14页。珀尔贴效应的发现珀尔贴效应的发现 珀尔贴效应的产生机理珀尔贴效应的产生机理 珀尔贴效应的应用珀尔贴效应的应用 珀尔帖效应引发的思考珀尔帖效应引发的思考 第4页，共14页。珀尔贴效应的发现珀尔贴效应的发现：1834年，珀尔贴发现当有电

2、流年，珀尔贴发现当有电流 通过两个通过两个不同导体组成的回路时，除了产生不可逆的不同导体组成的回路时，除了产生不可逆的焦耳热外，在不同的接头处分别出现吸热和焦耳热外，在不同的接头处分别出现吸热和放热现象，如果把电流反向，吸热的接头便放热现象，如果把电流反向，吸热的接头便会放热，而放热的接头便会吸热，这就是珀会放热，而放热的接头便会吸热，这就是珀尔贴效应。尔贴效应。改变电流方向，吸热、放热发生变化改变电流方向，吸热、放热发生变化第5页，共14页。珀尔贴效应的发现珀尔贴效应的发现：1853年，Q伊西留斯发现，在每一接头上热量的流出率(或流入率)与电流成正比：式中II12是珀尔贴系数，即单位电流每秒

3、吸收或放出的热量。单位是：瓦/安，也就是伏特；它的正负取决于接头处是吸热还是放热（相对于导体本身），吸热为正，放热为负。注意：由于与珀尔贴效应相关的热传输量很小，以及焦耳热和汤姆孙效应同时存在，因此，珀尔贴系数的测量比较困难。IdtdQ12第6页，共14页。珀尔贴效应的产生机理珀尔贴效应的产生机理 如上图，在两种金属接头处有接触电位差，设其电场方向如上图，在两种金属接头处有接触电位差，设其电场方向是由金属是由金属1 1指向金属指向金属2 2。在接头。在接头A A处电流由金属处电流由金属2 2流向金属流向金属1 1，即，即电子由金属电子由金属1 1流向金属流向金属2 2，接触电位差的电场，接触电

4、位差的电场阻碍阻碍电子电子运动，电运动，电子在这里要反抗电场力做功子在这里要反抗电场力做功eVeV，它的，它的动能减少动能减少。减速的电子。减速的电子与金属原子与金属原子碰撞碰撞，从金属原子，从金属原子取得取得动能，从而使动能，从而使温度降低温度降低，从，从外界吸收热量；在接头外界吸收热量；在接头B B处，接触电位差的电场使电子处，接触电位差的电场使电子加速加速，电子，电子越过时，动能将增加，被加速的电子与接头处的原子越过时，动能将增加，被加速的电子与接头处的原子碰撞碰撞，把获得的能量把获得的能量eVeV交给交给金属原子，使该处金属原子，使该处温度升高温度升高而释放热量。而释放热量。12AB

5、+2第7页，共14页。怎样增加单位时间里的放热量（吸热量）增加单位时间里流过接头的载流子数目n即增加电流I增加接触电位差V选取接触电位差比较大的材料V的产生是因两种金属中载流子浓度差（逸出功不同）所引起的半导体材料IdtdQ改变珀尔贴系数II第8页，共14页。半导体的珀尔贴效应半导体的珀尔贴效应由于金属的接触电由于金属的接触电位差比较小，况且高温位差比较小，况且高温到低温的热传导率比较到低温的热传导率比较大，所以采用大，所以采用导热率导热率以以及及电阻率电阻率低的材料低的材料半导体材料。半导体材料。Pn吸热放热第9页，共14页。珀尔贴效应的应用珀尔贴效应主要用于珀尔贴效应主要用于温差致冷温差致

6、冷 如左图：当电流方向如左图：当电流方向适当，适当，B处于的接头将发处于的接头将发热，而处于热，而处于A的接头将吸的接头将吸热。把热。把B在一热源中固定，在一热源中固定，A处金属将会被冷却，即处金属将会被冷却，即电能不断地把电能不断地把A的热量转的热量转移到热源中。移到热源中。A A A AB B B BLTHT第10页，共14页。珀尔贴效应的应用：1 适用场合：珀尔贴效应制冷，温度可达适用场合：珀尔贴效应制冷，温度可达150；优点：对；优点：对小容量致冷，它是非常优越的，适用于做各种小型恒温器以小容量致冷，它是非常优越的，适用于做各种小型恒温器以及要求无声、无干扰、无污染的特殊场合。经常用于

7、宇宙飞及要求无声、无干扰、无污染的特殊场合。经常用于宇宙飞行器、人造卫星、红外线探测器的冷却装置以及在显微镜或行器、人造卫星、红外线探测器的冷却装置以及在显微镜或切片机的冷台上用来切割经过冷却的细胞组织。切片机的冷台上用来切割经过冷却的细胞组织。2 一个特殊的用途：一个特殊的用途：储藏食品储藏食品：快捷、方便、无污染，集加热、冷藏于一身。：快捷、方便、无污染，集加热、冷藏于一身。由于本效应的两个接头中，当一个吸热时，另一个为放由于本效应的两个接头中，当一个吸热时，另一个为放热，所以食品在食用前作冷藏，食用时改变电流方向用来加热，所以食品在食用前作冷藏，食用时改变电流方向用来加热，方便、快捷、无污染。热，方便、快捷、无污染。第11页，共14页。第12页，共14页。第13页，共14页。+第14页，共14页。