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Seebeck-Effekt
Metalle besitzen sehr viele freie Elektronen. Auf etwa 1 bis 10 Atome des Kristallgitters kommt ein freies Elektron, das sich zwischen den Atomen unregelmäßig hin- und herbewegt. Daher stammt auch die Bezeichnung Elektronengas für freie Elektronen. Einige der frei beweglichen Elektronen können die Oberfläche eines Metalls verlassen, wenn ihre kinetische Energie mindesten gleich der Austritts- oder Ablösearbeit ist. Da diese materialabhängig ist, treten bei einer festen Berührung zweier Metalloberflächen einige Elektronen vom Metall mit niedrigerer Austrittsarbeit in das andere über. Es entsteht eine Berührungsspannung, deren Größe temperaturabhängig ist. Ein Thermoelement besteht aus zwei dieser Berührungsstellen. Besteht zwischen diesen keine Temperaturdifferenz gleichen sich die beiden Berührungsspannungen aus. Haben die beiden Verbindungsstellen unterschiedliche Temperatur, so fließt in Folge der Thermospannung ein Thermostrom. Seine Größe hängt außer vom Stromkreiswiderstand von den Materialien und der Temperaturdifferenz ab.
Für die größe der Spannung gilt:
wobei 
(V/K) als Seebeckkoeffizienten der Leiterkombination p, n bezeichnet wird und , die Seebeckkoefizienten der Leitermaterialien p bzw. n sind.
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