第1个回答 2019-02-03
电流通过导体时，会因为导体电阻而损耗掉部分能量，这部分能量转换为热能，就形成了电的热效应。
电制冷的理论基础是固体的热电效应，在无外磁场存在时，它包括五个效应，导热、焦耳热损失、西伯克(seebeck)效应、帕尔帖(peltire)效应和汤姆逊(thomson)效应。
1.
西伯克(seebeck)效应
有两种不同导体组成的开路中，如果导体的两个结点存在温度差，这开路中将产生电动势e。这就是西伯克效应。由于西伯克效应而产生的电动势称作温差电动势。
材料的西伯克效应的大小，用温差电动势率表示。材料相对于某参考材料的温差电动势率为
(1)
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动势率
等于
与
之差，即
(2)
热电制冷中用p型半导体和n型半导体组成电偶。两材料对应的
和
，一个为负，一个为正。取其绝对值相加，并将
直接简化记作，有
(3)
2.
帕尔帖(peltire)效应
电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量。这就是帕尔帖效应。由帕尔帖效应产生的热流量称作帕尔帖热，用符号
表示。
对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
材料的帕尔贴效应强弱用它相对于某参考材料的帕尔贴系数
表示
(4)
式中
i
-----
流经导体的电流，a。
类似的，对于p型半导体和n型半导体组成的电偶，其帕尔贴系数
（或简单记作
）有
(5)
帕尔贴效应与西伯克效应都是温差电效应，二者有密切联系。事实上，它们互为反效应，一个是说电偶中有温差存在时会产生电动势；一个是说电偶中有电流通过时会产生温差。温差电动势率与帕尔贴系数
之间存在下述关系
(6)
式中
t
-----
结点处的温度，k。
3.
汤姆逊效应
电流通过具有温度梯度的均匀导体时，导体将吸收或放出热量。这就是汤姆逊效应。由汤姆逊效应产生的热流量，称汤姆逊热，用符号
表示
(7)
式中
-----
汤姆逊系数，
；
――
-----
温度差，k；
――i
-----
电流，a。
在热电制冷分析中，通常忽略汤姆逊效应的影响。另外，需指出：以上热电效应在电流反向时是可逆的。由于固体系统存在有限温差和热流，所以热电制冷是不可逆热力学过程。