同种材料组成热电偶产生热电势的分析

　　理论上已经证明ll，ZJ，均质(材料晶体点阵均匀、相同)热电偶材料两接触点温度确定时，回路中总的热电势的大小只与两种材料中自由电子密度的比值有关.因此同种均质材料组成的闭合回路不会产生热电势.如果材料晶体结构出现缺陷或破损，使材料的自由电子密度变化，热电特性就会改变，那么材料在其均质性被破坏(比如材料晶体点阵歪扭等)的情况下同种材料组成回路就会有热电势产生13一习，这种现象会对热电偶测量准确度产生影响，在热电偶使用中，尤其是高准确度测量，必须对这种情况引起足够重视，尽量减小其影响.本文对各种常见情况进行讨论.

　　1 同种材料的热电现象试验及分析

　　1.l用机械力使同种材料接触在一起

　　在这种模式下通过机械力p维持同种金属(纯铜棒)的接触，在加热点A加热，回路中有热电势存在.随着A点位置的变化回路中的热电势发生变化，一般在靠近两导体接触点处加热电势最大，加热接触点热电势却极小.本文没有测量电势，而测的是电流，用铜棒测得最大200萨电流(回路电阻没有给出).由于通过机械力p维持接触，应力均能使材料晶体点阵歪扭，增加对电子的散射，使晶体的“布里渊区”变形，材料的电子密度变化，费米能增高，电子运输性能变化.导体的变形(我们先讨论弹性变形)，无论是拉伸还是压缩，弹性变形对热电势的影响正比于所遭受应力冈.

　　上述试验主要是弹性变形，如果材料中应力均匀，即变形是均匀的，那么热电特性变化相同，不会有热电势，但是上述试验变形不会只是均匀变形，力学分析可知道，越接近接触点处应力越大，变形也越大，两导体变形基本对称，所以加热接触点时，两根导体温度梯度变化相似，热电特性变化效果两侧相互抵消，回路热电势极小;靠近两导体接触点的某处加热，两根导体温度梯度变化与变形的影响不能抵消，同时加热点是变形大的区域，因此电势最大.

　　通过以上分析解释了这种模式下同种材料为什么可以产生热电势.本文做了如图1类似的试验.区别是不用两根而是用整根铜棒(既然研究同种材料，用两根会引人杂质影响)，中间加工出一道环形浅坑(用以促进不均匀变形)，试验结果与文[31类似.

　　1.2用其他机械方法使同种材料接触在一起

　　把一根长导线切断成两根，采用一种通常的连接导线的方法(拧在一起)，试验I4]如图2.

　　试验结果是，加热点在接点处热电势极小，偏离接点热电势增加，再偏移一些热电势又减小.这种情况与上一种情况类似，但是既有弹性变形又有塑性变形，弹性变形产生应力与前一试验相比较小，对其塑性变形进行讨论.