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金屬、溫度、電流之間的關(guān)系 |
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一些用戶讀了『熱電偶的知識點(diǎn)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(yīng)』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(jìn)行簡單易懂的解說。因此如果從嚴(yán)密的物理學(xué)的立場來驗證,可能會出現(xiàn)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(yè)技術(shù)解說主頁』的『熱電偶的原理 熱電偶的知識點(diǎn)滴1 的解說』,我們將不勝感激。 | ||||
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說起金屬和溫度的關(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)生時候的理科實(shí)驗課上用鎳鉻合金線連接電池電源后,電流流出就會產(chǎn)生熱量這個實(shí)驗、金屬流過電流就會產(chǎn)生熱量 (焦耳熱)這個現(xiàn)象,現(xiàn)在已經(jīng)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(fā)生熱傳遞,關(guān)于這一點(diǎn)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(fā)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。 | ||||
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溫度低的一端在負(fù)極帶電,溫度高的一端砸陽極帶電。 這種狀態(tài)的金屬棒中有電流流動時,與無電流流動時相比,會發(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(nèi)自由電子的活動也會隨之變少。 | ||||
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即便在同一溫度環(huán)境中,這些自由電子的移動也會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、熱傳遞率會不同。同樣,自由電子的運(yùn)動也會發(fā)生變化。 | ||||
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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。 | ||||
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看了上圖后,也許有人會認(rèn)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(nèi)無電位差,僅靠溫度低的一端在負(fù)極帶電,溫度高的一端在陽極帶電,是不會有電流流動的。還有很多復(fù)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。 | ||||
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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(fā)生呢? | ||||
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產(chǎn)生電位差,電流流動。這個現(xiàn)象被德國的物理學(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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