西門子控制器6ES7313-6BG04-0AB0

V=a△T

式中:V為溫差電動勢

a為溫差電動勢率(賽貝克系數(shù))

△T為接點之間的溫差

1821年，賽貝克發(fā)現(xiàn)，把兩種不同的金屬導(dǎo)體接成閉合電路時，如果把它的兩個接點分別置于溫度不同的兩個環(huán)境中，則電路中就會有電流產(chǎn)生。這一現(xiàn)象稱為塞貝克(Seebeck)效應(yīng)，這樣的電路叫做溫差電偶，這種情況下產(chǎn)生電流的電動勢叫做溫差電動勢。例如，鐵與銅的冷接頭為1℃，熱接頭處為100℃，則有5.2毫伏的溫差電動勢產(chǎn)生。

塞貝克效應(yīng)用途很廣泛，在生產(chǎn)、科學(xué)研究及日常生活中溫差電偶常被用來測量溫度（如冶煉及熱處理爐的高溫）、輻射強度、電流等物理量。

如果把若干個溫差電偶串聯(lián)起來，把奇數(shù)點接頭暴露于熱源，偶數(shù)接點固定在一個特定溫度環(huán)境中。這樣產(chǎn)生的電動勢等于各個電偶之和。這種裝置叫做溫差電堆。把奇數(shù)接頭涂黑，借以吸收外來的輻射（可見光、紅外線等），溫差堆的另一端（偶數(shù)接頭處）保持一定溫度，在輻射的作用下，涂黑的一端接收了輻射而溫度升高，從而產(chǎn)生溫差電動勢。

建立起溫差電動勢與輻射強度的對應(yīng)關(guān)系，那么就可以利用溫度差電堆來測量輻射強度。如果把這種裝置放在真空中，會提高它的靈敏度。

如果把很多溫差電偶適當(dāng)聯(lián)接起來，就能構(gòu)成一個能產(chǎn)生幾伏特電動勢和幾安培電流的電池組。但是這種電池組的效率是很低的，溫差電池組是消耗熱能而產(chǎn)生電流的，其率僅為0.1％，所以不能用來做電源?，F(xiàn)代用半導(dǎo)體教材制成的溫差電偶的串聯(lián)起來，可以組成能供應(yīng)較大電流和電壓的半導(dǎo)體溫差發(fā)電機，足夠滿足收音機和小型電子設(shè)備的需要，有很大實用價值。

1834年帕耳貼(Peltier)發(fā)現(xiàn)了塞貝克效應(yīng)的逆效應(yīng)，當(dāng)電流通過由兩種不同金屬相接而成的導(dǎo)體時，在兩種金屬導(dǎo)體上除了產(chǎn)生與電流方向無關(guān)的焦耳熱以外，還在接觸點發(fā)生與電流方向有關(guān)的熱量的放出或吸收。這種由于電流通過不同導(dǎo)體的接觸點而發(fā)生放熱或吸熱的現(xiàn)象稱為帕爾貼效應(yīng)。用半導(dǎo)體制成的帕爾貼效應(yīng)裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。把溫差電堆的冷接點放在冰箱內(nèi)，熱接點放在箱外，并通過一定電流，則內(nèi)部冷接點吸收熱量再由外部熱點放出。這樣做成的致冷器可以獲得105℃的溫度差，而且具有耗電省，壽命長、易控制、無污染等優(yōu)點。如果使電流反向，結(jié)果則相反，外部接點變冷，內(nèi)部接點變熱。

珀爾帖效應(yīng)（PELTIER EFFECT）

一八三四年法國人珀爾帖發(fā)現(xiàn)了與塞貝克效應(yīng)的效應(yīng)，即當(dāng)電流流經(jīng)兩個不同導(dǎo)體形成的接點時，接點處會產(chǎn)生放熱和吸熱現(xiàn)象，放熱或吸熱大小由電流的大小來決定。

Qл=л.I л=aTc式中：Qπ 為放熱或吸熱功率

π為比例系數(shù)，稱為珀爾帖系數(shù)

I為工作電流

a為溫差電動勢率

Tc為冷接點溫度

湯姆遜效應(yīng) （THOMSON EFFECT）

當(dāng)電流流經(jīng)存在溫度梯度的導(dǎo)體時，除了由導(dǎo)體電阻產(chǎn)生的焦耳熱之外，導(dǎo)體還要放出或吸收熱量，在溫差為△T的導(dǎo)體兩點之間，其放熱量或吸熱量為：

Qτ=τ.I.△T

Qτ為放熱或吸熱功率

τ為湯姆遜系數(shù)

I為工作電流

△T為溫度梯度

以上的理論直到本世紀(jì)五十年代，蘇聯(lián)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所約飛院士對半導(dǎo)體進(jìn)行了大量研究，于一九五四年發(fā)表了研究成果，表明碲化鉍化合物固溶體有良好的致冷效果，這是最早的也是最重要的熱電半導(dǎo)體材料，至今還是溫差致冷中半導(dǎo)體材料的一種主要成份。

約飛的理論得到實踐應(yīng)用后，有眾多的學(xué)者進(jìn)行研究到六十年代半導(dǎo)體致冷材料的優(yōu)值系數(shù)，才達(dá)到相當(dāng)水平，得到大規(guī)模的應(yīng)用，也就是我們現(xiàn)在的半導(dǎo)體致冷器件。

中國在半導(dǎo)體致冷技術(shù)開始于50年代末60年代初，當(dāng)時在國際上也是比較早的研究單位之一，60年代中期，半導(dǎo)體材料的性能達(dá)到了國際水平，60年代末至80年代初是我國半導(dǎo)體致冷器技術(shù)發(fā)展的一個臺階。在此期間，一方面半導(dǎo)體致冷材料的優(yōu)值系數(shù)提高，另一方面拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所投入了大量的人力和物力，獲得了半導(dǎo)體致冷器，因而才有了現(xiàn)在的半導(dǎo)體致冷器的生產(chǎn)及其兩次產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。

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一、 電磁場實驗定律的總結(jié)

變化的電磁場， 規(guī)律——推廣； 方程——修正。

變化的磁場：產(chǎn)生感生電場（渦旋電場） 麥克斯韋提出

感生電場的場方程：

一般情況：空間總電場

變化磁場：產(chǎn)生渦旋電場。------麥克斯韋關(guān)于電磁理論的一個假設(shè)。

電場的概念加以推廣，靜電場的方程要加以修正。

變化電場：是否要產(chǎn)生磁場？磁場的方程是否要修正？

二、位移電流

靜磁場的安培環(huán)路定理不適用于非穩(wěn)恒情況

麥克斯韋提出：變化的電場——等效為一種電流（位移電流）——產(chǎn)生渦旋磁場。這是麥克斯韋關(guān)于電磁理論的第二個基本假設(shè)。

位移電流密度：

位移電流強度：

全電流密度：

全電流

位移電流與傳導(dǎo)電流比較：

相同處：按同一方式激發(fā)磁場（渦旋磁場）。

區(qū)別：（1）、前者取決于電場的變化，后者由電荷的宏觀移動引起。

（2）、前者可以在導(dǎo)體、介質(zhì)、真空存在；后者在導(dǎo)體中通過。

（3）、前者無焦耳熱；后者有焦耳熱。

磁場的概念推廣了，方程加以修正：

高斯定理：

環(huán)路定理：

三、麥克斯韋方程組

1、積分形式

2、微分形式

以上方程中既有電學(xué)量又有磁學(xué)量，說明隨時間變化的電場和磁場是不可分割地聯(lián)系在一起的；若場矢量不隨時間變化，則方程就分成兩組獨立的方程，一組為靜電場方程，一組為靜磁場方程。

3、麥克斯韋方程組的物理意義：

a、通過任意閉合面的電位移通量等于該曲面所包圍的自由電荷的代數(shù)和。

b、電場強度沿任意閉曲線的線積分等于以該曲線為邊界的任意曲面的磁通量對時間變化量的負(fù)值。

c、通過任意閉合面的磁通量恒等于零。

d、磁場強度沿任意閉合曲線的線積分等于穿過以該曲線為邊界的曲面的全電流。

物理學(xué)家費曼認(rèn)為，麥克斯韋方程是一座漂亮大廈，以上方程形式美，但并不對稱，不對稱的根本原因是自然界存在電荷卻不存在磁荷。磁單極子不存在。

4、麥克斯韋方程組在電磁學(xué)中的地位

電和磁現(xiàn)象的最初發(fā)現(xiàn)，可以追溯到很古老的歷史，但直到十九世紀(jì)，麥克斯韋才在前人成就的基礎(chǔ)上把各種試驗規(guī)律總結(jié)提高并加以發(fā)展，成為以麥克斯韋方程為中心的完整的理論體系。麥克斯韋方程組在電磁學(xué)的地位和作用與牛頓運動定律在經(jīng)典力學(xué)中的地位和作用相當(dāng)。

5、適用范圍：

麥克斯韋電磁場理論是從宏觀的電磁現(xiàn)象總結(jié)出來的經(jīng)驗定律，和牛頓經(jīng)典力學(xué)一樣只在宏觀試驗所能達(dá)到的范圍內(nèi)適用。高速領(lǐng)域——麥克斯韋方程仍正確?？捎盟鼇硌芯扛咚龠\動電荷所產(chǎn)生的電磁場及一般輻射問題。微觀領(lǐng)域——麥克斯韋方程不適用。羅倫茲把它推廣到分子和原子的微觀領(lǐng)域，創(chuàng)立了電子論，對電磁現(xiàn)象作了微觀解釋，取得了一些成績，但也遇到了不可克服的困難，因而現(xiàn)代發(fā)展了更普遍的量子電動力學(xué)。

宏觀電磁理論可以看作量子電動力學(xué)在某些特殊條件下的近似規(guī)律，正象牛頓經(jīng)典力學(xué)是相對論力學(xué)在低速下的近似規(guī)律一樣，都是在一定條件下的相對真理