Der Seebeck-Effekt beschreibt ein thermoelektrisches Phänomen, bei dem sich Temperaturunterschiede zwischen zwei unterschiedlichen Metallen in einem Stromkreis in einen elektrischen Strom umwandeln.
Der Seebeck-Effekt wurde 1821 entdeckt und ist eines von drei reversiblen Phänomenen, die ähnliche Prozesse in Bezug auf Thermoelektrizität, Leitfähigkeit und Temperatur beschreiben. Der Peltier-Effekt wurde erstmals 1834 beobachtet und der Thomson-Effekt erstmals 1851 erklärt.
Der Seebeck-Effekt ist nach dem ostpreußischen Wissenschaftler Thomas Johann Seebeck (1770-1831) benannt. 1821 entdeckte Seebeck, dass ein Stromkreis aus zwei unterschiedlichen Metallen Strom leitet, wenn die beiden Verbindungsstellen der Metalle auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Seebeck platzierte einen Kompass in der Nähe der von ihm gebauten Schaltung und bemerkte, dass die Nadel ausgelenkt wurde. Er entdeckte, dass die Größe der Durchbiegung proportional mit der Temperaturdifferenz zunahm. Seine Experimente stellten auch fest, dass die Temperaturverteilung entlang der Metallleiter den Kompass nicht beeinflusste. Allerdings änderte sich die Art der von ihm verwendeten Metalle, wie stark die Nadel ausgelenkt wurde.
Der Seebeck-Koeffizient ist eine Zahl, die die Spannung beschreibt, die zwischen zwei Punkten auf einem Leiter erzeugt wird, wobei zwischen den Punkten eine gleichmäßige Temperaturdifferenz von 1 Kelvin besteht. Die Metalle in Seebecks Experimenten reagierten auf die Temperaturen und erzeugten eine Stromschleife im Stromkreis und ein Magnetfeld. Da Seebeck damals keinen elektrischen Strom erkannte, ging er fälschlicherweise davon aus, dass es sich um einen thermomagnetischen Effekt handelt.
1834 beschrieb der französische Wissenschaftler Jean Charles Athanase Peltier (1784-1845) das zweite eng verwandte Phänomen, das heute als Peltier-Effekt bekannt ist. In seinem Experiment änderte Peltier die Spannung zwischen den Metallleitern und entdeckte, dass sich die Temperatur an beiden Kontaktstellen proportional änderte. Im Jahr 1839 erweiterte der deutsche Wissenschaftler Heinrich Lenz (1804-1865) Peltiers Entdeckung und beschrieb die Wärmeübertragung an den Kontaktstellen in Abhängigkeit von der Richtung, in der der Strom entlang des Stromkreises fließt. Während sich diese beiden Experimente auf verschiedene Teile des Schaltkreises und die thermoelektrischen Effekte konzentrierten, werden sie oft einfach als Seebeck-Peltier-Effekt oder Peltier-Seebeck-Effekt bezeichnet.
Im Jahr 1851 beobachtete der britische Physiker William Thomson (1824-1907), später bekannt als der erste Baron Kelvin, dass die Erwärmung oder Abkühlung eines einzelnen Metallleitertyps durch elektrischen Strom. Der Thomson-Effekt beschreibt die Wärmerate, die in einem stromführenden Metall oder einem anderen leitfähigen Material erzeugt oder absorbiert wird, das einem Temperaturgradienten unterliegt.
Thermoelement-Thermometer sind elektrotechnische Werkzeuge, die auf der Messung des Seebeck-Effekts und des Peltier- und Thompson-Effekts basieren. Die Thermometer arbeiten, indem sie die thermische Potenzialdifferenz in eine elektrische Potenzialdifferenz umwandeln.