Alessandro Volta v 18. století zjistil, že po kontaktu určitých kovů dochází ke vzniku kontaktního rozdílu potenciálů a tedy ke vzniku kontaktního napětí. Sestavil následující řadu kovů:
+ Al, Zn, Sn, Pb, Sb, Bi Hg, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd –
Každý kov v této řadě při dotyku s libovolným následujícím kovem se nabíjí kladně. Kontaktní rozdíl potenciálů je tím větší, čím je větší vzdálenost v této řadě mezi dotýkajícími se kovy. Výsledné napětí po spojení několika kovů je rovno rozdílu potenciálů prvního a posledního kovu. Při sestavení uzavřeného obvodu s konstantní teplotou všech kovů je kontaktní napětí rovno nule. Obvodem tedy neprochází elektrický proud.
Vznik napětí na řadě kovů.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Jestliže dva kovy budou mít rozdílnou teplotu, pak v uzavřeném obvodu bude procházet termoelektrický proud. Tento jev objevil Thomas Seebeck v roce 1821 a dnes nese jeho jméno. Velikost termoelektrického napětí závisí na druhu obou kovů a na rozdílu teplot. Když se vymění pořadí kovů nebo teplot, směr proudu se obrátí. Seebeck ze svých pokusů soudil, že lze kovy sestavit v řadu
+ Sb, Fe, Zn, Ag, Au, Sn, Pb, Hg, Cu, Pt, Bi –
Při zahřátí na spájeném místě jde proud směrem od zadního kovu k přednímu. Vzniklé napětí je tím větší, čím jsou kovy v řadě dál od sebe. Tato řada platí jen přibližně a v omezeném rozsahu teplot.
Princip termoelektrického jevu.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Na principu termoelektrického jevu je založený termočlánek, který se používá pro regulační účely nebo pro měření teploty. Pro měření teploty se používá termočlánek složený ze tří drátů, kde krajní dráty jsou ze stejného materiálu. Při měření se referenční spoj udržuje v konstantní teplotě 0 °C ve směsi ledu a vody, měrný spoj je pak v tepelném kontaktu s měřeným předmětem, jehož teplotu zjišťujeme.
Inverzní jev k Seebeckovu jevu se nazývá Peltierův. V roce 1834 ho objevil Jean Peltier. Jestliže do obvodu složeného ze dvou kovů zařadíme zdroj elektromotorického napětí, pak se jeden spoj kovů začne zahřívat a druhý ochlazovat. Rozdíl teplot mezi spoji závisí pouze na velikosti proudu, jenž obvodem protéká a na materiálech vodičů složeného obvodu.
Princip Peltierova jevu.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Jestliže zdroj elektromotorického napětí vyvolá proud stejného směru jako u Seebeckova jevu, pak se začne ochlazovat ten spoj, který měl při Seebeckově jevu vyšší teplotu.
Teoretický jev objevený v roce 1851 Williamem Thomsonem je těžko měřitelný a vznikne ve vodiči z jednoho materiálu, když oba konce zahřejeme na jinou teplotu. Mezi oběma konci vznikne nepatrné termoelektrické napětí – thomsonův jev. V zahřátém konci se elektrony pohybují rychleji a mají tendenci přejít k druhém konci. Tím se teplejší konec nabije kladně a studený konec záporně. Ve vodiči vznikne slabé elektrické pole.
Princip thomsonova jevu.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
V 19. století tyto experimenty příliš nezaujaly. Asi nejvýznamnější bylo použití Seebeckova termočlánku Georgem Ohmem k pokusům, při kterých objevil Ohmův zákon. Kovy a polokovy, používané v Seebeckových a Peltierových termočláncích od dob svého objevu, dosahovaly velice malých účinností a proto nenašly širší uplatnění. Až s poznáním vlastností polovodičů se začaly rýsovat plány na uplatnění termočlánků při výrobě elektřiny a Peltierových chladičů. První polovodičové chladící zařízení pracující na Peltierovu jevu zkonstruoval Abram Ioffe v roce 1925. Jeho účinnost se i přes použití polovodičů pohybovala jen okolo 4%. Výraznější rozmach využití nastal až v období po druhé světové válce s rozvojem polovodičových materiálů.
