Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất hiện dòng điện khi có sự trênh nhiệt nhiệt độ giữa hai đầu dây dẫn.
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột về không khi nhiệt độ giảm đến giá trị tới hạn.

1/ Thí nghiệm vật lí về hiện tượng nhiệt điện:
Một motor được lắp cánh quạt chạy điện 1 chiều được nối với hai thanh kim loại nhúng vào hai cốc khác nhau, một cốc đựng nước, một cốc chứa không khí. Quan sát thí nghiệm ta thấy cánh quạt không quay chứng tỏ không có dòng điện trong mạch.

Cánh quạt không quay chứng tỏ không có dòng điện​

Tiến hành đổ nước (có nhiệt độ khác với cốc đựng nước ban đầu) vào trong cốc chứa không khí sau một khoảng thời gian ngắn cánh quạt bắt đầu quay => chứng tỏ trong mạch đã có dòng điện.

Cánh quạt quay khi có sự trênh lệch nhiệt độ giữa hai thanh kim loại​

Sự trênh lệch nhiệt độ giữa hai thanh kim loại càng lớn thì quạt quay càng nhanh => chứng tỏ suất điện động sinh ra phụ thuộc vào sự trênh lệch nhiệt độ giữa hai thanh kim loại.
Dòng điện sinh ra trong thí nghiệm trên được gọi là dòng nhiệt điện, suất điện động tạo nên dòng nhiệt điện trên gọi là suất điện động nhiệt điện.

Giải thích hiện tượng vật lí trên:
Do nhiệt độ của vật dẫn không đồng nhất, mật độ hạt tải điện tại nơi có nhiệt độ cao sẽ nhiều hơn mật độ hạt tải điện tại nơi có nhiệt độ thấp nên có sự dịch chuyển thành dòng của hạt tải điện từ nơi có nhiệt độ cao về nơi có nhiệt độ thấp tạo nên sự chênh lệch điện thế giữa hai đầu vật dẫn, nếu nối vào trong mạch kín sẽ hình thành nên suất điện động nhiệt điện sinh ra dòng nhiệt điện làm cho cánh quạt quay.

Kết luận: hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong mạch kín khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu vật dẫn kim loại (hoặc hợp kim)

2/ Cặp nhiệt điện, cảm biến đo nhiệt độ:
Cặp nhiệt điện (thermocouple) được ghép từ "thermo-nhiệt" và "couple-cặp đôi" gồm hai thanh kim loại khác nhau được hàn hai đầu với nhau (ví dụ thanh kim loại đồng và thanh constantan)

thí nghiệm vật lí về cặp nhiệt điện​

Nung nóng một đầu mối hàn trong mạch xuất hiện suất điện động nhiệt điện.

Biểu thức suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện

E = α$_{T}$.Δt​

Trong đó:

• E: suất điện động nhiệt điện (V)
  
• α$_{T}$: hệ số nhiệt điện động (V/K)
  
• Δt: độ trênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu mối hàn (K)

Ứng dụng cặp nhiệt điện:
Chế tạo nhiệt kế điện hoặc cảm biến đo nhiệt độ (nguyên lý hoạt động: suất điện động sinh ra từ cặp nhiệt điện tương ứng với sự chêch lệch nhiệt độ đã được xác định từ bảng thức nghiệm, khi cho một đầu cặp nhiệt điện vào vùng cần đo nhiệt độ sẽ hình thành suất điện động nhiệt điện, từ đó tính được nhiệt độ cần đo so với nhiệt độ chuẩn)

3/ Hiện tượng siêu dẫn:
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của kim loại hoặc hợp kim giảm đột ngột đến giá trị bằng không khi nhiệt độ giảm đến nhiệt độ tới hạn T$_{c}$ (K)
Những ưu điểm của vật liệu siêu dẫn:

• Điện trở của vật liệu siêu dẫn nhỏ (≈0) nên dòng điện sinh ra trong vật dẫn được duy trì trong thời gian dài
  
• Vật liệu siêu dẫn có thể tạo nên từ trường rất mạnh

Thí nghiệm về hiện tượng siêu dẫn, từ trường (nam châm) được tạo ra khi giảm nhiệt độ của vật xuống bằng cách đổ nitơ lỏng vào.
Bảng nhiệt độ tới hạn T$_{c}$ (K) của một số vật liệu

Hợp chất HgBa₂Ca₂Cu₃O$_{8 }$có nhiệt độ T$_{c}$=134K=-139^oC vẫn còn là một nhiệt độ quá thấp so với nhiệt độ môi trường trong thực tế đời sống nên các đặc tính của vật liệu siêu dẫn chưa được ứng dụng nhiều trong thực tế.

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 11 chương dòng điện trong các môi trường

nguồn: vật lí phổ thông