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thermo|elẹktrische Effẹkte,

 

Sammelbezeichnung für verschiedene Erscheinungen, die an Flüssigkeiten und Festkörpern auftreten, wenn deren bewegliche Ladungsträger bestimmten Gradienten der Temperatur und/oder des elektrischen Potenzials (d. h. elektrischen Feldern) ausgesetzt sind. Die thermoelektrischen Effekte sind eng mit den Transporteigenschaften der beteiligten Ladungsträger verbunden und beruhen auf der Beeinflussung der Ladungsträgerverteilung durch Temperatur- und Potenzialgradienten. Die Gesamtheit solcher Erscheinungen wird als Thermoelektrizität bezeichnet. Zu ihren wesentlichen Merkmalen gehört, dass Wärme lokal aufgenommen und lokal abgegeben wird (im Gegensatz zur jouleschen Wärme).

 

Die in den thermischen und in den elektrischen Strömen linearen thermoelektrischen Effekte sind der Seebeck-Effekt, der Peltier-Effekt und der Thomson-Effekt. Der Seebeck- und der Peltier-Effekt treten in Stromkreisen auf, die aus zwei verschiedenen Stoffen, A und B, bestehen. Beim Seebeck-Effekt wird eine Leerlaufspannung U_AB gemessen (auch als Thermospannung oder integrale Thermokraft bezeichnet), wenn die beiden Kontaktstellen auf unterschiedliche Temperaturen T₁ und T₂ gehalten werden. Für sie gilt:

 

Dabei sind S_A, S_B und S_AB die absoluten (differenziellen) Thermokräfte der Stoffe A und B beziehungsweise die (differenzielle) Thermokraft der gesamten Anordnung. Beim Peltier-Effekt wird in der Zeit t an der einen Kontaktstelle eine Wärmemenge Q_p = Π_AB It aufgenommen (Peltier-Wärme) und an der anderen ein gleich großer Wärmestrom abgegeben (Π_AB ist der Peltier-Koeffizient, I die elektrische Stromstärke). Der Thomson-Effekt zeigt sich in einem Stoff, in dem ein zur Richtung des elektrischen Stroms paralleles Temperaturgefälle ΔT herrscht, ebenfalls als Erzeugung einer Wärmemenge parallel zur Stromrichtung. Für diese gilt in einem homogenen Stoff: Q_t = —μ_tIΔTt; μ_t (auch σ_t) wird als Thomson-Koeffizient bezeichnet. Die zwischen den Transportkoeffizienten Π_AB, S (T) und μ_t bestehenden Beziehungen wurden erstmals von W. Thomson (dem späteren Lord Kelvin) hergeleitet. Sie lassen sich mit zwei Gleichungen beschreiben (Thomson- oder Kelvin-Gleichungen), für die häufig folgende Formen gewählt werden:

 

Neben den linearen thermoelektrischen Effekten gibt es auch thermoelektrische Effekte höherer Ordnung. Diese sind: der 1. Benedicks-Effekt: In einem Stromkreis aus einem Einkristall wird durch extrem hohes Temperaturgefälle eine (sehr kleine) Thermospannung erzeugt; der 2. Benedicks-Effekt: In einem homogenen, von einem elektrischen Strom durchflossenen Leiter entsteht in der Nähe einer Drosselstelle eine (sehr kleine) Erwärmung. - Die thermoelektrischen Effekte sind nicht nur für Anwendungen von Interesse, sondern auch für die Grundlagenforschung, u. a. zur Aufklärung von Festkörpereigenschaften. (Spannungsreihe)