热电偶的发电原理基于 热电效应,也称为塞贝克效应(Seebeck effect)。热电效应是指当两种不同材料的导体或半导体组成一个闭合回路,并且两个接合点的温度不同时,回路中会产生电动势,这种现象被称为热电效应或塞贝克效应。
具体来说,热电偶由两种不同材料的导体或半导体A和B焊接而成,构成一个闭合回路。当导体A和B的两个接合点(工作端和热端、自由端或冷端)之间存在温差时,两者之间便产生电动势,从而在回路中形成一个电流。这个电流的大小与温差成正比,与导体的材料和结构无关。
热电偶产生的热电动势由两部分组成:
接触电动势:
由于两种不同金属接触时,自由电子从密度大的金属向密度小的金属扩散,形成电位差而产生的电动势。
温差电动势:
由于金属导体两端温度不同,导致自由电子能量差异,从而产生电位差。
这两种电动势共同作用,形成了热电偶回路中的总电动势。通过测量热电偶产生的热电势,就可以确定两个接合点之间的温度差,从而实现温度测量。
热电偶实际上是一种能量转换器,它将热能转换为电能。热电偶具有测温范围宽、性能稳定、测量精度高、热响应时间快、测量范围大、性能可靠、机械强度好、使用寿命长、装置方便等优点,广泛应用于工业和科研领域。