热电偶的原理与特点之二

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热电偶的原理与特点之二

1.接触电动势(珀尔帖电势)

导体内部的电子密度是不同的,当两种电子密度不同的导体,4与B相互接触时,就会发生自由电子扩散现象,自由电

子从电子密度高的导体流向电子密度低的导体。电子扩散的速率与自由电子的密度及所处的温度成正比。假如导体A与B

的电子密度分别为Ⅳ。、NB、并且,N^>NB,则在单位时间内,由导体A扩散到导体B的电子数比从日扩散到A的电子

数多,导体A因失去电子而带正电,B因获得电子而带负电因此,在A和曰间形成了电位差(如图4-2所示)。


一旦电位差建立起来之后,将阻止电子继续由A向曰扩散。在某一温度下,经过一定的时间,电子扩散能力与上述电场阻力

平衡,即在4与曰接触处的自由电子扩散达到了动平衡,那么,茌其接触处形成的电动势,称为珀尔帖电势或接触电势,用

符号IIAB (T)表示。由电子理论IIAB。占可用下式表


式中 k-玻耳兹曼常数,等于1. 380658×10 - 23 J/K;

e-元电荷,等于1.60217733×10- a9C;

NA NB-在温度为T时,导体A与B的电子密度;

-接触处的温度(K)对于导体4,曰组成的闭合回路(见图4-3),两接点的温度分别为r,71。时,则相应的珀尔帖电

势分别为


而IIAB(丁)与IIAB(T0)的方向相反,所以,回路总的珀尔帖电势为


由式(4-3)看出:热电偶回路的珀尔帖电势只与导体的性质和两接点的温度有关。温差越大,接触电势越大,两种导体电子

密度比值越大,接触电势也越大。

如果A,B两种导体材质相同,即NA=NB,则IIAB(T)- IIAB (To)=0。

如果A,B的材质不同,但两端温度相同,即T= To,则IIAB(T)- IIAB (To)=0

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