A hőelem két, különböző ötvözetekből készült huzalból áll. Mindkét huzalban egy bizonyos feszültség keletkezik, amint az egyik vége melegebb, mint a másik. Ha a két huzalt összekötjük, akkor a huzalokban lévő feszültségek különbsége mérhetővé válik. Ezt a különbséget hőfeszültségnek nevezzük.
Pontosan hogyan keletkezik a termofeszültség?
Minden elektromos vezetőben szabad elektronok találhatók. Ezek a vezetőben mozoghatnak, és így teszik lehetővé például az elektromos áram áramlását.
Fizikai szempontból nagyon leegyszerűsítve: ezek a szabad elektronok egy bizonyos térfogatot foglalnak el, amely a hőmérséklet emelkedésével növekszik.
Egy egyenletesen felmelegített rézvezetőben ez a tér nagyjából azonos méretű. Ezt az 1. ábra szemlélteti.
Most felmelegítjük a vezeték egyik végét.
Ezáltal megnő a szabad elektronok mozgási területe ebben a tartományban. Mivel az azonos töltésű részecskék taszítják egymást, a magasabb hőmérsékletű elektronok a többit a hideg vég felé „tolják”.
Ennek következtében az elektronszűkösség alakul ki a felmelegedett végén, míg a hideg végén elektrontöbblet keletkezik. Így feszültség alakul ki.
Fontos tudni: A feszültség nagyságát elsősorban a huzal kémiai összetétele és a hőmérséklet-különbség befolyásolja!
A huzal egyetlen feszültségével azonban nem lehet jelet előállítani. Ezért szükség van egy második huzalra. Mindkét huzalt a legmagasabb hőmérsékletű ponton kell összekötni.
A két vezeték közötti feszültségkülönbség jelként szolgál, és ezt termofeszültségnek nevezik.
