U_1-2 = U₂ -U₁ + (kT/q) ln (n₀₁/n₀₂)

Де u1 і u2- потенціали металів, що зіткнені;

n₀₁ і n₀₂ - концентрація електронів у провідниках 1 і 2;

k = 1.38 10-23 Дж/К - постійна Больцмана;

q - абсолютна величина заряду електрона.

1 Тх

mV

2

Tг

Рисунок 4.1

Якщо температури «спаїв» однакові, то в замкнутому колі сума різниці потенціалів дорівнює нулю. Коли ж рівність температур не спостерігається, між провідниками виникає термоЕРС, яку можна розрахувати за формулою

Е = U_1-2 - U_2-1 = С (Т_г - Т_х)

де С = (k/q) ln(n₀₁/n₀₂) - коефіцієнт, що характеризує дану пару (мкВ/К).

Залежність термоЕРС від різниці температур спаїв не завжди лінійна і, отже, необхідно коректувати коефіцієнт С відповідно до значень температур Т_г і Т_х.

Два ізольовані провідники, сполучені між собою за допомогою паяння або зварювання, називаються термопарою і застосовуються для вимірювання температури. Для виготовлення термопар використовуються провідники, що мають великий і стабільний коефіцієнт термоЕРС.

3. Питомий опір металів пов'язаний в основному з розсіюванням енергії вільних електронів на дефектах кристалічних граток, до яких відносяться впроваджені атоми домішок, вакансії, дислокації і теплові коливання власних атомів. Тому питомий опір можна представити як

 = _тепл + _ост

де _тепл - питомий опір, обумовлений в основному тепловими коливаннями граток;

_ост - питомий опір, викликаний наявністю дефектів кристалічних граток.

Характерна для металів залежність питомого опору від температури приведена на рисунку 4.2.

_ост

Рисунок 4.2



Т=  Т

Наочно видно, що при температурах, перевищуючих температуру Дебая , яка для металів знаходиться в межах 400 - 800°С, питомий опір зростає практично лінійно і обумовлений в основному посиленням теплових коливань граток. При цьому зменшується середня довжина вільного пробігу електронів, їх рухливість, а отже, зменшується і провідність металу.

В області низьких температур значення  майже не залежить від температури і визначається тільки опором _ост.

Зміну питомого опору металевого провідника з температурою прийнято характеризувати коефіцієнтом питомого опору (К). Якщо температура металу змінюється у вузьких межах, то для практичної мети зручно використовувати шматково-лінійну апроксимацію залежності  =(Т), яка дозволяє визначити середній температурний коефіцієнт питомого опору

 = _ _/_(Т1-Т0)

де _ - питомий опір при температурі Т0, прийнятій за початкову, а _ - при температурі Т1. Температура Т0 звичайно приймається рівною 20С, тому значення часто приводиться при 20С.

Використовуючи значення коефіцієнта , визначене для інтервалу температур (Т1-Т0), можна достатньо точно визначити питомий опір _ для будь-якої температури Т2 усередині цього інтервалу

_ =₀ (1 + (Т2-Т1)).

Для металів значення  достатньо велике (4 10^-3 К^-1), а у більшості сплавів - значно менше (10^-4 – 10^-6 К^-1)

До числа факторів, що впливають на питомий опір металевих провідників, належить і магнітне поле, під дією якого відбувається викривлення траєкторії руху електронів, що приводить до зміни електропровідності.

Як відомо, металеві провідники і сплави застосовуються в електротехніці звичайно у вигляді дроту різної форми і перетину, який виготовляється в процесі його протягування або волочіння. При деформації металу в холодному стані спостерігається викривлення кристалічних граток, що приводить так само до збільшення питомого опору. Усунути дане явище дозволяє відпал, у ході якого метал і сплав спочатку нагріваються до високої температури, а потім поволі охолоджуються. В результаті процесу рекристалізації відбувається відновлення викривленої структури і питомий опір зменшується.