Термогальваномагнитные явления - явления, связанные с влиянием магнитного поля на электро- и теплопроводность твердых проводников. К таким явлениям относятся Нернста — Эттингсхаузена эффект и Эттингсхаузена эффект. Так же, как и гальваномагнитные явления, термогальваномагнитные явления обусловлены тем, что магнитное поле, искривляя траектории носителей заряда (под действием силы Лоренца), отклоняет текущий по проводнику и связанный с переносом частиц поток теплоты от направления, заданного градиентом температуры dТ. В результате появляются составляющие электрического тока и потока теплоты в направлении, перпендикулярном полю Н, а составляющие вдоль dТ изменяются с изменением Н.
Термогальваномагнитные явления можно классифицировать, рассматривая взаимное расположение векторов: плотности теплового потока и вектора n, параллельного направлению, в котором измеряется явление. Термогальваномагнитные явления в направлении, перпендикулярном или параллельном температурному градиенту, называются соответственно поперечными и продольными.

Нернста-эттингсхаузена эффект – появление электрического поля Е в проводнике, в котором есть градиент температуры gradT, в направлении перпендикулярном магнитному полю Н (рис.1). Различают поперечный и продольный эффекты.

Поперечный Нернста-Эттингсхаузена эффект состоит в появлении электрического поля Е (разности потенциалов U) в направлении, перпендикулярном Н и gradT. В отсутствие магнитного поля термоэлектрическое поле компенсирует поток носителей заряда, создаваемый градиентом температуры, причем компенсация имеет место лишь для полного тока: электроны с энергией, большей средней (горячие), движутся от горячего конца образца к холодному, электроны с энергией, меньшей средней (холодные), – в противоположном направлении. Сила Лоренца, отклоняет эти группы носителей в направлении, перпендикулярном gradT и магнитному полю, в разные стороны; угол отклонения (угол Холла) определяется временем релаксации τ данной группы носителей, т. е. различается для горячих и холодных носителей, если τ зависит от энергии. При этом токи холодных и горячих носителей в поперечном направлении не могут компенсировать друг друга. Это приводит к появлению поля Е, которое зависит от gradT, H и свойств вещества, характеризующихся коэффициентом Нернста-Эттингсхаузена N:

Эффект Эттингсгаузена может быть только адиабатическим.

Поскольку поле Холла зависит от скорости движения носителей зарядов, то в полупроводниках эффект сильнее на несколько порядков, чем в металлах. Значительной величины достигает эффект, когда вместо поля Холла используется сила Лоренца в переменном магнитном поле.

Так как в магнитном поле движущиеся электроны закручиваются (сила Лоренца F_л= evB выполняет роль центростремительной силы) с радиусом окружности:

. (1)

Из уравнения (1) видно, что для того, чтобы получить большой коэффициент Нернста-Эттингсхаузена, нужна сильная зависимость химического потенциала носителей заряда от температуры. Она достигается вблизи сверхпроводящего перехода, где появляется новый тип носителей - флуктуационные куперовские пары.

 

 

При выводе условия равенства силы Лоренца и силы Холла:

evB = eE_H ,

предполагалось, что все электроны имеют одну и ту же скорость. В действительности это соотношение справедливо для некоторой средней скорости v. Более быстрые электроны отклоняются к одной грани и нагревают этот край образца, медленные электроны отклоняются к другой и забирают энергию у решётки , охлаждая эту грань. В результате в проводнике возникает градиент температуры. Этот эффект получил на звание эффекта Нернста-Эттингсхаузена. Он используется для понижения темпера туры одной грани проводника (более чем на 100⁰C ).

Также эффект используется в различных датчиках, направленных на измерение напряженности магнитного поля.

Кроме того, формирование градиента температур, перпендикулярного полю, может быть использована в датчиках охлаждения.

,

где σ - проводимость. Согласно условию электронейтральности, электрический потенциал приводит к возникновению пространственного градиента химического потенциала:

,

что соответствует градиенту температуры

,

направленному вдоль оси . Отсюда, согласно определению, коэффициент Нернста может быть выражен через производную от химического потенциала по температуре:

Из уравнения (1) видно, что для того, чтобы получить большой коэффициент Нернста, нужна сильная зависимость химического потенциала носителей заряда от температуры. Она достигается вблизи сверхпроводящего перехода, где появляется новый тип носителей - флуктуационные куперовские пары.

Сила Лоренца - сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле. Формула для силы Лоренца F впервые получена X. А. Лоренцем, обобщившим экспериментальные данные, имеет вид:

, (1)

где е — заряд частицы, Е — напряжённость электрического поля, В — магнитная индукция, v — скорость частицы относительно системы координат, в которой вычисляются величины F, E, В.
Формула (1) справедлива при любых значениях скорости чфстицы; она является важнейшим соотношением электродинамики, т. к. позволяет связать уравнения электромагнитного поля с уравнениями движения заряженных частиц.

Первый член в правой части (1) — сила, действующая на заряженную частицу в электрическом поле, второй — в магнитном. Т. к. магнитная часть силы Лоренца = (vB), то сила, действующая со стороны магнитного поля на частицу, перпендикулярна v и В и, следовательно, не совершает работы, а лишь искривляет траекторию движения частицы, не меняя её энергии. Модуль её в системе единиц Гаусса  равен (e/c)vB sina, где a — угол между векторами v и ш (в системе СИ вместо множителя 1/с  должен быть коэффициент k=1). Т. о., магнитная часть силы Лоренца максимальна при a=90° и равна нулю при a=0.

В вакууме в постоянном однородном магнитном поле (В=Н, где Н — напряжённость магнитного поля) заряженая частица под действием магнитной составляющей силы Лоренца движется по винтовой линии с постоянной по величине скоростью v; при этом её движение складывается из равномерного прямолинейного движения вдоль направления Н (со скоростью v_|| — составляющей скорости частицы v в направлении Н) и равномерного вращательного движения в плоскости, перпендикулярной H (со скоростью v_^ — составляющей скорости v в направлении, перпендикулярном Н). Проекция траектории движения частицы на плоскость, перпендикулярную Н, есть окружность, а частота вращения w=еН/mс (т. н. циклотронная частота; m — масса). Ось винтовой линии совпадает с направлением Н, и центр окружности перемещается вдоль силовой линии поля со скоростью v_^.
Если Е не равно 0, то движение в магнитном поле носит более сложный характер — происходит перемещение центра вращения частицы перпендикулярно полю H, называемое дрейфом. Направление дрейфа определяется вектором (EH) и не зависит от знака заряда. Скорость дрейфа и для простейшего случая скрещённых полей (Е^Н) равна u=сЕ/Н.
Воздействие магнитного поля на движущиеся заряды приводит к перераспределению тока по сечению проводника, что проявляется в различным термомагнитных и гальваномагнитных явлениях в том числе и в эффекте Нернста-Эттингсхаузена.