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金屬、溫度、電流之間的關系
點擊次數:3110 發布時間:2016-11-16
金屬、溫度、電流之間的關系
術語便簽


 

 
Red Mark 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。
 
Red Mark 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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