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將兩塊不同的金屬（如銅和鐵）靠在一起時，由于兩金屬中自由電子濃度的不同，使得電子從一金屬向另一金屬擴散轉移，電子轉移量與金屬所處的溫度有關。如果將兩塊金屬處于同一溫度，那么電子轉移會達到一種平衡，這種平衡使得兩金屬的接觸界面上產生一個電勢差，稱為接觸電勢。溫度不同，接觸電勢也不同，根據接觸電勢的大小，可以測量觸點所處的溫度，這種裝置稱為熱電偶。如果將兩個類似于熱電偶的金屬接觸面置于不同的溫度下，并用導線將它們連接起來形成閉合回路，那么，在導線中將會產生不間斷的電流，這就是較簡單的溫差發電。