熱電效應

热电效应是一個由温差产生电压的直接转换，且反之亦然。简单的放置一个热电装置，当他们的两端有温差时会产生一个电压，而当一个电压施加于其上，他也会产生一个温差。这个效应可以用来产生电能、测量温度，冷却或加热物体。因为这个加热或制冷的方向决定于施加的电压，热电装置让温度控制变得非常容易。

一般来说，热电效应这个术语包含了三个分别经定义过的效应，塞贝克效应（Seebeck effect，由Thomas Johann Seebeck发现 。）、帕尔帖效应（Peltier effect，由Jean-Charles Peltier发现。），与汤姆孙效应（Thomson effect，由威廉·汤姆孙发现）。在很多教科书上，热电效应也被称为帕尔帖-塞贝克效应（Peltier–Seebeck effect）。它同时由法国物理学家晉·查理·阿提鞍斯·帕尔帖（Jean Charles Athanase Peltier）与爱沙尼亚裔德國物理学家托马斯·约翰·塞贝克 （Thomas Johann Seebeck）分別独立发现。 还有一个术语叫焦耳加热，也就是說當一个电压通过一个阻抗物质上，即會產生熱，它是多少有关系的，尽管它不是一个普通的热电效应术语（由於热电裝置的非理想性，它通常被視為一個產生損耗的機制）。帕尔帖-塞贝克效应与汤姆孙效应是可逆的，但是焦耳加热不可逆。

塞贝克效应

两种不同金属构成的回路中，如果两种金属的结点处温度不同，该回路中就会产生一个温差电动势。这就是塞贝克效应(seebeck effect)。

塞贝克发现，当两种不同金属组成闭合回路且结点处温度不同时，指南针的指针会发生偏转。于是他认为温差使金属产生了磁场。但是当时塞贝克并没有发现金属回路中的电流，所以他把这个现象叫做“热磁效应”。后来，丹麦物理学家汉斯·奥斯特重新研究了这个现象并称之为“热电效应”。

不同的金属导体（或半导体）具有不同的自由电子密度，当两种不同的金属导体相互接触时，在接触面上的电子就会扩散以消除电子密度的差异。而电子的扩散速率与接触区的温度成正比，所以只要维持两金属间的温差，就能使电子持续扩散，在两块金属的另两个端点形成稳定的电压。由此产生的电流通常每开尔文温差只有几微伏。

在以下电路中：

由塞贝克效应产生的电压可以表示成：

$V=\int _{T_{1}}^{T_{2}}\left(S_{\mathrm {B} }(T)-S_{\mathrm {A} }(T)\right)\,dT.$

S_A和S_B是金属A和B的塞贝克系数B，T₁和T₂是两块金属结合处的温度。塞贝克系数取决于温度和材料的分子结构。如果塞贝克系数在实验的温度范围内接近常数，以上方程可以近似成：

$V=(S_{\mathrm {B} }-S_{\mathrm {A} })\cdot (T_{2}-T_{1}).$

塞贝克效应通常应用于温差电偶，用来直接测量温差，或者将金属的一端设定到已知温度来测另一端的温度。当几个温差电偶连接在一起时叫做温差电堆，用来制造更大的电压。塞贝克效应还可以用来鉴定合金的成分：将未知金属和已知金属连接，并保持温度不变，根据测得的电压可以算出未知金属的塞贝克系数，从而判断它的材料。

帕尔帖效应

传统上有时称帕尔贴效应是塞贝克效应，但此说法并不严谨。

与塞贝克效应不同，帕尔贴效应可以产生在两种不同金属的交界面，或者一种多相材料的不用相界间，也可以产生在非匀质导体的不同浓度梯度范围内。

当对上述三种材料嵌入回路中并施加电流时，金属1会对金属2或相1对相2，或浓度点C1与C2间）产生放热或吸热反应。

帕尔帖效应及塞贝克效应的反效应，即当在两种金属回路中加入电源产生电势后，不同金属的接触点会有一个温差。

汤姆孙效应

当电流在温度不均匀的导体中流过时，导体除产生不可逆的焦耳热之外，还要吸收或放出一定的热量（称为汤姆孙热）。或者反过来，当一根金属棒的两端温度不同时，金属棒两端会形成电势差。这一现象后叫汤姆孙效应（Thomson effect）

参见

• 传热
• 焦耳定律
• 热电堆
• 热电偶