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中級(jí)會(huì)員 | 第14年

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金屬、溫度、電流之間的關(guān)系

時(shí)間:2016/11/16閱讀:7119
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金屬、溫度、電流之間的關(guān)系
術(shù)語(yǔ)便簽


 

 
Red Mark 簡(jiǎn)介
一些用戶讀了『熱電偶的知識(shí)點(diǎn)滴』后,可能對(duì)熱電偶的原理還存在疑問(wèn),或是對(duì)于『塞貝克效應(yīng)』仍感到難以理解。那么在這一頁(yè)我們盡可能地避開(kāi)那些難懂的物理說(shuō)法,進(jìn)行簡(jiǎn)單易懂的解說(shuō)。因此如果從嚴(yán)密的物理學(xué)的立場(chǎng)來(lái)驗(yàn)證,可能會(huì)出現(xiàn)一些有問(wèn)題的說(shuō)法。但該頁(yè)的主旨是便于用戶理解,所以敬請(qǐng)?jiān)彛?此外,如果您能參照『理化工業(yè)技術(shù)解說(shuō)主頁(yè)』的『熱電偶的原理 熱電偶的知識(shí)點(diǎn)滴1 的解說(shuō)』,我們將不勝感激。
 
Red Mark 金屬、溫度、電流之間的關(guān)系
說(shuō)起金屬和溫度的關(guān)系,大家都知道熱膨脹的現(xiàn)象。那么,金屬、溫度、電流之間的關(guān)系是怎樣的呢?
小學(xué)生時(shí)候的理科實(shí)驗(yàn)課上用鎳鉻合金線連接電池電源后,電流流出就會(huì)產(chǎn)生熱量這個(gè)實(shí)驗(yàn)、金屬流過(guò)電流就會(huì)產(chǎn)生熱量
(焦耳熱)這個(gè)現(xiàn)象,現(xiàn)在已經(jīng)不用說(shuō)明了吧。
在這兒我們將要解說(shuō)的是熱電偶的測(cè)量原理的提示。 如果加熱金屬棒的一端,則就會(huì)向沒(méi)加熱的一端發(fā)生熱傳遞,關(guān)于這一點(diǎn)相信讀者容易理解??墒且苍S有些讀者不知道,在這個(gè)時(shí)候,除了熱量之外還有其他東西也發(fā)生了傳遞。那就是,自由電子從溫度高的一端移動(dòng)到了溫度低的一端。
 
溫度低的一端在負(fù)極帶電,溫度高的一端砸陽(yáng)極帶電。
這種狀態(tài)的金屬棒中有電流流動(dòng)時(shí),與無(wú)電流流動(dòng)時(shí)相比,會(huì)發(fā)生多余熱傳遞變化。威廉姆•湯姆遜發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象,并將之稱作湯姆遜效應(yīng)。  
電流從低溫物體流向高溫物體,熱傳遞就會(huì)增加。
電流從高溫物體流向低溫物體,熱傳遞就會(huì)減少。
此外,如果溫度差小,即便在同一金屬內(nèi)自由電子的活動(dòng)也會(huì)隨之變少。
即便在同一溫度環(huán)境中,這些自由電子的移動(dòng)也會(huì)隨著金屬材料的不同而發(fā)生變化。
金屬的種類不同,熱膨脹率、熱傳遞率會(huì)不同。同樣,自由電子的運(yùn)動(dòng)也會(huì)發(fā)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(dòng)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(duì)一種金屬所列的例子。 
看了上圖后,也許有人會(huì)認(rèn)為因?yàn)樽杂呻娮訌臏囟雀叩囊欢艘苿?dòng)到溫度低的一端,所以有電流流動(dòng)。但是,因?yàn)樵谕唤饘賰?nèi)無(wú)電位差,僅靠溫度低的一端在負(fù)極帶電,溫度高的一端在陽(yáng)極帶電,是不會(huì)有電流流動(dòng)的。還有很多復(fù)雜、深?yuàn)W的東西。在此,僅希望您將此頁(yè)作為熱電偶的測(cè)量原理的序章來(lái)理解。  
材質(zhì)A 
材質(zhì)B 
如果把它們?cè)跍囟雀叩囊欢?、溫度低的一端連接起來(lái),會(huì)有什么發(fā)生呢? 
產(chǎn)生電位差,電流流動(dòng)。這個(gè)現(xiàn)象被德國(guó)的物理學(xué)家托馬斯•塞貝克(Thomas Johann Seebeck)發(fā)現(xiàn),并將之稱為塞貝克效應(yīng)。 

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