汤姆逊效应——一种热电现象

当直流电流通过导线时，导线会根据焦耳-楞次定律：导体每单位体积释放的热功率等于电流密度与作用在导体中的电场强度的乘积。

这是因为那些在电场作用下在导线中移动的自由电子，形成电流，沿途与晶格的节点发生碰撞，并将其部分动能传递给它们，结果，晶格的节点开始更强烈地振动，即导体的温度整个体积上升。

越多电场强度在一根导线中——自由电子在与晶格节点碰撞之前有时间加速的速度越高，它们在自由路径上获得的动能就越多，它们传递到晶格节点的动量也就越多晶格此刻正与他们发生碰撞。很明显，电场越大，导体中的自由电子被加速，导体体积中释放的热量就越多。

汤姆逊效应

现在让我们想象一下，一侧的电线被加热了。也就是说，一端的温度高于另一端，而另一端的温度与周围空气的温度大致相同。这意味着在导体的加热部分中，自由电子的热运动速度高于其他部分。

如果现在不理会电线，它会逐渐冷却。一些热量将直接传递到周围的空气中，一些热量将传递到电线受热较少的一侧，并从它传递到周围的空气中。

在这种情况下，具有较高热运动速率的自由电子会将动量传递给导体中受热较少部分中的自由电子，直到导体整个体积中的温度相等，即直到热运动速率达到自由电子在整个导体体积内的运动被均衡。

让我们把实验复杂化。我们将电线连接到直流电源，用火焰预热电源负极端子将连接到的一侧。在电源产生的电场的影响下，导线中的自由电子将开始从负端移动到正端。

此外，预热导线产生的温差将有助于这些电子从负向正移动。

我们可以说源的电场有助于沿着导线传播热量，但从热端移动到冷端的自由电子通常会减慢速度，这意味着它们会将额外的热能传递给周围的原子。

也就是说，在围绕自由电子的原子方向上，相对于焦耳-楞次热释放额外的热量。

现在再次用火焰加热电线的一侧，但将电流源与正极引线连接到加热侧。在负端一侧，导体中的自由电子热运动速度较低，但在源电场的作用下，它们冲向加热端。

通过预热导线产生的自由电子的热运动传播到这些电子从负到正的运动。从冷端移动到热端的自由电子通常通过吸收来自加热导线的热能而加速，这意味着它们吸收自由电子周围原子的热能。

发现了这个效果 1856年 英国物理学家威廉汤姆森发现在均匀非均匀加热的直流导体中，除了根据焦耳-楞次定律释放的热量外，导体体积中还会释放或吸收额外的热量，具体取决于电流的方向（第三热电效应） .

汤姆逊热电效应

汤姆逊热量的大小与电流大小、电流持续时间和导体中的温差成正比。t — 汤姆逊系数，以伏特每开尔文表示，大小与热电动势.