湯姆遜效應三種效應的關系

溫差電現象：在固態(tài)或液態(tài)導體中,利用三種相互關聯的現象:塞貝克效應、珀耳帖效應和湯姆孫效應（包括磁場對每個效應的影響），把內能直接轉換成電能(或其逆過程)的現象。

這三種熱電現象都是可逆的。

在半導體中同樣存在著上述三種溫差電現象，而且效應比金屬導體中顯著得多。如金屬中溫差電動勢率約為0～10微伏/攝氏度之間，在半導體中常為幾百微狀/攝氏度，甚至達到幾毫伏/攝氏度。因此金屬中的塞貝克效應主要用于溫差電偶（用作溫度計）；而半導體可用于溫差發(fā)電。珀耳帖效應可用于致冷。一級致冷，溫差可達50～60°C；二級致冷可達70～80°C；三級致冷可達90～100°C。由于低溫下材料的致冷性能變差，所以一般只作到三級左右 。2100433B

珀耳帖效應是指當有電流通過不同的導體組成的回路時，除產生不可逆的焦耳熱外，在不同導體的接頭處隨著電流方向的不同會分別出現吸熱、放熱現象。這是J.C.A.珀耳帖在1834年發(fā)現的。如果電流通過導線由導體1流向導體2，則在單位時間內，導體1處單位面積吸收的熱量與通過導體1處的電流密度成正比 。

如果兩種不同的導體連接成回路，且兩接頭的溫度T1和T2不同時，則回路中產生電動勢,會有電流出現。此現象是T.J.塞貝克在1821年發(fā)現的。溫差電動勢與兩接頭的溫度勢及兩種材料的性質有關，可用溫差電動勢率S12，即單位溫差產生的電動勢來描述這一效應。

1821年，德國物理學家塞貝克發(fā)現，在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當兩接觸處的溫度不同時，回路中會產生一個電勢，此所謂“塞貝克效應”。1834年，法國實驗科學家帕爾帖發(fā)現了它的反效應：兩種不同的金屬構成閉合回路，當回路中存在直流電流時，兩個接頭之間將產生溫差，此所謂珀爾帖效應。1837年，俄國物理學家愣次又發(fā)現，電流的方向決定了吸收還是產生熱量，發(fā)熱（制冷）量的多少與電流的大小成正比。

1856年，湯姆遜利用他所創(chuàng)立的熱力學原理對塞貝克效應和帕爾帖效應進行了全面分析，并將本來互不相干的塞貝克系數和帕爾帖系數之間建立了聯系。湯姆遜認為，在絕對零度時，帕爾帖系數與塞貝克系數之間存在簡單的倍數關系。在此基礎上，他又從理論上預言了一種新的溫差電效應，即當電流在溫度不均勻的導體中流過時，導體除產生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）。或者反過來，當一根金屬棒的兩端溫度不同時，金屬棒兩端會形成電勢差。這一現象后叫湯姆孫效應（Thomson effect），成為繼塞貝克效應和帕爾帖效應之后的第三個熱電效應（thermoelectric effect） 。

威廉·湯姆遜1824年生于愛爾蘭，父親詹姆士是貝爾法斯特皇家學院的數學教授，后因任教格拉斯哥大學，在威廉8歲那年全家遷往蘇格蘭的格拉斯哥。湯姆遜十歲便入讀格拉斯哥大學 (你不必驚訝，在那個時代，愛爾蘭的大學會取錄最有才華的小學生)，約在14歲開始學習大學程度的課程，15歲時憑一篇題為“地球形狀”的文章獲得大學的金獎章。湯姆遜后來到了劍橋大學學習，并以全年級第2名的成績畢業(yè)。他畢業(yè)后到了巴黎，在勒尼奧的指導下進行了一年實驗研究。1846年，湯姆遜再回到格拉斯哥大學擔任自然哲學 (即物理學) 教授，直到1899年退休為止。

湯姆遜在格拉斯哥大學創(chuàng)建了第一所現代物理實驗室；24歲時發(fā)表一部熱力學專著，建立溫度的“絕對熱力學溫標”；27歲時發(fā)表《熱力學理論》一書，建立熱力學第二定律，使其成為物理學基本定律；與焦耳共同發(fā)現氣體擴散時的焦耳－湯姆遜效應；歷經9年建立歐美之間永久大西洋海底電纜，由此獲得“開爾文勛爵”的貴族稱號。

湯姆遜一生研究范圍相當廣泛，他在數學物理、熱力學、電磁學、彈性力學、以太理論和地球科學等方面都有重大貢獻 。

壁效應是指各類化工設備器壁的影響。這種影響主要是指靠近器壁的空間結構與其他部分有很大差別，器壁處的流動狀況、傳質、傳熱狀況與主流體中也有很大差別。當采用實驗規(guī)模的小型設備研究傳質、傳熱、反應的規(guī)律時，器壁的影響遠比大型設備為大。

壁效應可根據對象分為：岸壁效應、斜壁效應、端壁效應、附壁效應等，其中岸壁效應最為常見。

磁效應主要有磁－力效應、磁聲效應、磁光效應、磁熱效應和磁電效應以及它們的逆效應。

電流的磁效應

1. 何謂電流的磁效應？

a. 電流的磁效應（動電會產生磁）：奧斯特發(fā)現：任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象，稱為電流的磁效應。

b. 非磁性金屬通以電流，卻可產生磁場，其效果與磁鐵建立的磁場相同。

2. 通有電流的長直導線周圍產生的磁場。

a. 在通電流的長直導線周圍，會有磁場產生，其磁力線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓，且磁場的方向與電流的方向互相垂直。

b.安培定律：通有電流的長直導線周圍所建立的磁場強弱，和導線上的電流大小成正比，和導線間的距離成反比。

c. 磁場（或磁力線）的方向：可由右手螺旋定則來決定。

2. 電流方向：右手握住導線，大拇指指向電流的方向。

3. 磁場（或磁力線）方向：四指所指的方向。

4. 載流螺線管產生的磁場

a. 螺線形線圈相當于數十個圓盤形薄磁鐵之N極與S極頭尾相連所形成的磁場，就好像一個長圓柱形磁鐵所造成的磁場。

b. 通有電流的螺線形線圈繞得愈緊密，也就是說單位長度內的匝

數愈多，則軸心處的磁場愈強。

c. 螺線形線圈磁場方向的判定【右手螺旋定則變化】：以右手握住線圈，四指彎曲指向電流方向，大拇指所指的方向即為線圈N 極的一端，也就是線圈內磁力線的方向。

d. 在線圈內部，磁力線的方向是由S極指向N極，離開線圈後，磁力線的方向是由N極指向S極。

e. 圈內磁場較圈外強。

5. 電磁鐵的原理

a. 將鐵釘（或軟鐵）插入一螺線形線圈內部，則當線圈通有電流時，線圈內部的磁場將使鐵釘磁化，具有磁性。

b. 鐵釘磁化後所生成的磁場，加上原有線圈內的磁場，使得總磁場強度大為增強。

c. 當電流切斷時，線圈及鐵釘的磁性隨即消失，利用這種方式得到的磁鐵，稱為電磁鐵。

d. 增強螺線管線圈磁場方法【1】增加單位圈數【2】增強線圈電流【3】放入軟磁鐵

6. 電磁鐵的特性

a. 可藉增大電流及增加線圈數，使其磁力遠大于天然磁鐵?？梢缘踹\巨大的鋼板或廢棄汽車。安培計、伏特計中也有電磁鐵。

b. 通電產生磁性，電流停止則磁性消失，可隨意改變大小和方向，用起來比永久磁鐵方便。

磁效應構造

1.線圈（電樞）和鐵芯：以細漆包線在鐵芯外部纏繞成線圈，以線圈連接轉軸可以自由轉動。此為電磁鐵。

2.場磁鐵：為永久磁鐵，置于線圈外圍。

3.集電環(huán)（半圓形金屬環(huán)）：漆包線兩端引線各連接在兩個緊貼轉軸的半圓形金屬環(huán)上。

4.電刷：與集電環(huán)微微接觸，電源提供的電流由電刷輸入或自線圈輸出。

磁效應原理

1.直流電源流入電磁鐵的線圈中，電磁鐵產生磁場，并與場磁鐵的磁場產生排斥。

2.每轉180度，因半圓形金屬環(huán)跳至另一個電刷，電流方向改變，線圈極性隨之改變，使電磁鐵與外圍磁場始終保持，排斥狀態(tài)，才能讓線圈持續(xù)轉動。 在磁場中受力作用轉動。

震磁效應是由于某些物質有壓磁效應或磁致伸縮現象，從而，認為不僅大地震發(fā)生后會在局部地區(qū)出現地磁場的變化，而且在大地震發(fā)生前，由于物質遭受不同的擠壓或不同的溫度影響，也會使物質的磁性發(fā)生變化并反映為局部地磁場異常變化。

因此，利用這種變化有可能預測大地震。還有人認為地震的孕育、發(fā)生和發(fā)展與局部地磁場的變化是有聯系的，并將這種聯系統稱為震磁效應。為了利用震磁效應必須消除外空電流體系變化對地磁場的影響，大多利用兩個或兩個以上地磁臺（按不同的磁經或磁緯選?。┵Y料相減的辦法，來提取震磁效應的“信息” ，進行分析預報地震。