题目

霍尔效应
在测量Uh——Im曲线中,Im=0时霍尔片两端仍有较小的电压,为什么?

提问时间：2021-05-25

答案

这是因为温差电效应和热磁效应以及热磁效应产生的温差引起的附加电压
差电现象
thermoelectric phenomena
导体中发生的热能和电能间的可逆转换现象.
导体中的几种温差电现象
①珀耳帖效应.当外加电流通过两种不同金属A和B的接触面时,接触面处会产生吸热或放热的现象,是J.C.A.珀耳帖于1834年发现的.略去焦耳热和热传导等不可逆现象,珀耳帖效应是可逆的,即当电流反向时,接触面处的吸、放热互换,如图1所示.吸收或放出的热量QII称为珀耳帖热.当有电量e通过接触面时,珀耳贴热与e成正比,即QII=IIABe,IIAB称为珀耳帖系数,与A、B材料的性质和温度有关.按经典电子论的解释,珀耳贴效应是因不同金属材料中自由电子的数密度不同而引起的.②汤姆孙效应.当电流通过存在温度梯度的均匀导体棒时,除产生焦耳热这一不可逆过程外,导体棒还会吸收或放出一定热量,是W.汤姆孙于1856年发现,故称为汤姆孙效应,吸收或放出的热量Q称为汤姆孙热.汤姆孙效应也是可逆过程,当电流反向时,吸、放热互换,如图2所示,图中T1>T2.当有电量e从温度T处运动到T+dT处时吸热dQ与e和温差dT的乘积成正比,即dQ=sedT,s称为汤姆孙系数,由金属材料的性质确定.按经典电子论的解释,汤姆孙效应是由金属中自由电子的热扩散造成.③塞贝克效应.用两种不同金属A和B接成回路,两接头处分别维持不同温度T0和T,就构成温差电偶（图3）,回路中将产生电动势,称温差电势.此现象首先由T.J.塞贝克在1821年发现,故称塞贝克效应.塞贝克效应也是可逆效应,当温差电偶从高温端吸热低温端放热时,回路中产生温差电动势,形成电流.若令回路中的电流逆向流动,则从低温端吸热,在高温端放热.塞贝克效应是珀耳帖效应和汤姆孙效应联合作用的结果.当T0固定时,温差电动势是温度T的函数.利用珀耳贴效应和汤姆孙效应的规律可证明如下结果
式中s A 和s B是金属A和B的汤姆孙系数.以上是温差电现象的两个基本公式,称汤姆孙关系式.
半导体中的温差电现象 半导体中也存在上述几种温差电现象,而且比金属导体显著得多.例如对金属,温差为1℃时的温差电动势仅几微伏,而半导体可达几毫伏.金属做的温差电偶一般只用来测温,半导体温差电偶可用作温差发电.半导体有很强的珀耳帖效应,可用于致冷.
应用
温差电偶又称热电偶,是通过测量温差电动势来测量温度的重要器件.实验和理论证明,若在两种金属A和B间串接第三种金属导体C,且C的两端保持同一温度T0(图4),则温差电动势与C的材料无关,这一特性使温差电偶便于同其他测量仪器(如电位差计)相连以测定电动势.温差电偶的测温范围很广,可在－200～2000℃范围内使用,从液态空气的低温到炼钢炉中的高温均可用温差电偶测定.温差电偶的测温灵敏度和准确度很高,可达10-3K以下,特别是铂和铑的合金制成的温差电偶稳定性很高,常用作标准温度计.温差电偶的测温端的面积和热容量均很小,可测量小范围内的温度或微小热量,这对研究金相变化、化学反应和小生物体的测温等有重要意义.将温差电偶的测温端封装在真空管内,并在端点焊上涂黑的金属片,可更有效地吸收辐射热,灵敏度也大大提高,是测定光辐射和红外线的重要检测器件.把许多温差电偶串接起来成为温差电堆,可增大温差电动势,从而提高测温灵敏度.