[科普中国]-均质导体定律

由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（或半导体)的截面积和长度如何，以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。这就是均质导体定律。

简介如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零。对于两种均质材料组成的热电偶，其电势大小与热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与热电极材质和两端温度有关。

如果材质不均匀，则当热电极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成测量误差，因此，热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。1

应用若由一种材料组成的闭合回路中存在温度差时，如果回路中产生热电势，便说明材料不是均质导体，即材料是不均匀的。在实际生产热电偶材料的过程中，常使热电极处于不均匀的温度场中。若有电势产生，则说明热电极材料是不均匀的；若产生的电势愈大，则不均匀性愈严重；产生的电势愈小，材料的均匀性愈好。因此，该定律为检查热电极不均匀性，提供了理论根据。

另外，根据该定律还可知道：如果热电偶是由两种均质导体组成，则热电偶的热电势仅与两接点温度有关，而与沿热电极的温度分布无关。反之，若在热电偶回路中，由于沿热电极温度场发生变化，而回路中热电势也随着变化，则说明组成热电偶的电极是不均匀的。在实际检定工作中，常采用改变热电偶插入检定炉深度的方法来判断热电偶的不均匀性。2

推论根据均质导体定律可以推论以下3点应引起注意：

（1）热电偶必须由两种不同材质的导体构成。

（2）如果热电偶是由两种均质导体组成，则热电偶的热电势仅与两接点间的温度差有关，而与热电极的粗细、长短和几何形状无关，也与沿热电极的温度分布无关。

（3）如果热电偶的热电极是非均质导体，则相当于不同性质的热电极构成不同的热电偶，在不均匀温场测温时将会造成测温误差。

从第(3)也可以知道：热电极材料的均质性是保证热电偶测量精度的重要指标。3

相关定律中间导体定律——如果在两种导体组 成的闭合回路中引入第三种导体，只要由此产生的两个接点的温度相同，则对原回路的热电势值没有影响。 此定律为借助通用的导线来测定包括热电偶在内的热电势值提供了依据。

中间温度定律——如果构成热电偶的两种金 属材料是均匀的且由其形成的两个接点间的温度差保持恒定，则当由此组成的闭合回路中的某一部分置于 不同温度下时，回路所产生的热电势值不变。该定律为以热电偶测量温度提供了方便。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所