热电效应：理解热电偶与塞贝克效应
零件与材料
- 一段裸铜线（无绝缘）
- 一段裸铁线（或铝线，如无铁线）
- 蜡烛
- 冰块
交叉参考
《电路课程》，第 1 卷，第 9 章：“电气仪表信号”
学习目标
- 说明热电偶的工作原理及其实际用途。
原理图
实物接线图
实验步骤
- 将铁线一端与铜线一端拧紧。将两根自由端连接到接线排。将电压表设为最灵敏量程，接到接线排端子。此时电压表应读数近乎零。
- 该组件即为热电偶，一种产生电压的装置，其电压与其接点（拧紧的尖端）与接线排参考点之间的温差成正比。当尖端温度等于接线排温度时，电压为零。
- 点燃蜡烛，将拧紧的尖端插入火焰。观察电压表：应出现正电压。移开尖端，待其冷却，确认电压回到接近零。
- 将尖端触摸冰块。记录电压；注意其幅值比火焰读数大还是小，极性是否反转。然后用手指捏住尖端加热，观察电压趋向零。
- 该实验演示了塞贝克效应——由于导体沿长度存在温度梯度而产生电压。热电偶利用这一原理；测得的电压是两种不同金属各自塞贝克电压之差。
科学背景
热电偶由两种不同金属在一端连接而成。当接点相对于另两端经历温差时，每种金属都会产生自己的塞贝克电压。测得的电压是这两个电压之差：
由于温差与电压的关系可重复且大致线性，热电偶广泛用作可靠的温度传感器。通过选择不同的金属对，可定制可测温度范围。
工业技术