神奇的温差电现象

钟阳春

一杯热水和一杯冷水就能发电，你相信吗？

1821年，德国物理学家塞贝克发现了温差电现象，这一现象又称塞贝克效应。塞贝克效应又称作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。一般规定热电势方向为：在热端电子由负流向正。

在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。相应的电动势称为热电势，其方向取决于温度梯度的方向。

塞贝克效应的成因可以简单解释为，在温度梯度下导体内的载流子从热端向冷端运动，并在冷端堆积，从而在材料内部形成电势差，同时在该电势差作用下产生一个反向电荷流，当热运动的电荷流与内部电场达到动态平衡时，半导体两端形成稳定的温差电动势，半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。

根据温差电原理制作的温差电偶，作为电源可以输出稳定的电流，不仅可以带动小型电动机，还可以点亮LED小灯泡。你想做一个这样的温差发电机吗？接下来请跟着本文一起实验吧。

温差电现象对热电偶来说是一种可逆的电能内能之间的转换效应，冷热水温差电机演示了内能转化为电能的过程。

如图所示，由两种不同的金属连接构成的闭合回路，若两连接点的温度不同，则可在回路中形成稳定的电流，也就是說，电路内存在温差电动势，这就是由内能转变为电能的现象。本实验是利用以半导体材料为工作导体的热电偶（温差发电片），在外界存在一定的温度差时，电路中将产生能驱动小电机和点亮LED小灯泡的电流。小电机转动和LED小灯泡发光，直观地演示了内能转换为电能的现象。

温差发电片、导热膏、金属盒、导线、电动机、LED小灯泡、乐高积木、USB接口、热熔胶、冷水、热水。

实验操作：

1.固定温差发电片。将温差发电片的两侧均匀地涂上导热膏，把温差发电片贴在两金属盒的侧面，注意温差发电片的黑色导线在上方。

2.连接电路。用导线将温差发电片与电动机相连，并将扇叶固定到电机轴上。

3.制作支架。用乐高积木（或木块）制作一个支架，用于固定电动机和USB接口。

4.固定电动机和USB接口。 用热熔胶把电动机和USB接口固定在积木支架上，注意两者的距离不要太近。

5.加入冷水和热水。先往温差发电片的右侧金属盒内加入冷水，再往左侧金属盒内加入刚烧开的热水，可以看到扇叶开始转动，并且可以持续半个小时左右。

6.将温差发电片与电动机相连的导线拆下，改与USB接口的接线柱相连，再将LED小灯泡接入USB接口，可以看到LED小灯泡发光了，并且可以持续半个小时左右。