热电偶是否发出有效信号?
热电偶信号是无源的,其电势来源于热电电动势和接触电动势,分别对应于塞贝克效应和汤姆逊效应。
1,接触电动势
热电动势由两部分组成,一部分是两个导体的接触电动势,另一部分是单个导体的热电电动势。A、B两种不同材料的导体接触时,单位体积的自由电子数不同(即电子密度不同),因此两个方向的电子扩散速率不同。假设导体A的自由电子密度大于导体B,从导体A扩散到导体B的电子数大于从导体B扩散到导体A的电子数..因此,导体A失去带正电荷的电子,导体B获得带负电荷的电子,于是在两个导体的接触界面上就形成了从A到B的电场。电场的方向与扩散的方向相反,会引起相反方向的电子转移,阻碍扩散的继续。当扩散效应等于势垒扩散效应,即在电场作用下,从导体A扩散到导体B的自由电子数等于从导体B扩散到导体A的自由电子数时,处于动态平衡状态。在这种状态下,在两个导体A和B之间的接触处产生电势差,该电势差被称为接触电动势。接触电动势的大小与导体的材料和接触的温度有关,与导体的直径、长度和几何形状无关。
2.热电动力
对于导体A或B,两端置于不同的温度场T和t0(T >;t0).在导体内部,热端的自由电子具有很大的动能,向冷端移动,使热端电子失去正电荷,冷端电子获得负电荷。这样,导体两端就产生了从热端到冷端的静电场。电场阻止电子从热端跑到冷端并使其向相反方向运动,最终达到动态平衡状态。这样导体两端就有了电位差,我们称之为热电势。热电电动势的大小取决于导体的材料和两端的温度。
热电偶电路中的电动势是上述电动势的总和。
因此,热电偶电路中热电动势的大小只与导体材料和两个触点的温度有关,而与热电偶的形状和大小无关。当热电偶的两个电极的材料固定时,热电动势是两个接触温度T和t0。的功能差异。