Законы Вольта

Вольта экспериментально установил два закона:

1. При соединении двух проводников, изготовленных из различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов, которая зависит только от их химического состава и температуры.

2. Контактная разность потенциалов на концах цепи, состоящей из последовательно соединенных различных проводников, находящихся при одинаковой температуре, не зависит от химического состава промежуточных проводников и равна контактной разности потенциалов, возникающей при непосредственном соединении крайних проводников.

Математическим выражением первого закона Вольта является формула (1). Она показывает, что  зависит только от температуры и химического состава соприкасающихся проводников (Т, A₁, A₂, n₀₁, n₀₂).

Для доказательства второго закона Вольта приведем в соприкосновение три разнородных металла, находящихся при одной температуре. Результирующая разность потенциалов окажется равной:

 = (₁-₂) + (₂-₃) = ₁-₃

Т .е. ₁-₃ действительно не зависит от природы промежуточных металлов.

ТермоЭдс (явление Зеебека)

Н емецкий физик Т. Зеебек (1770-1831) обнаружил, что в замкнутой цепи состоящей из разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру, возникает электрический ток. Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из последовательно соединенных разнородных проводников 1 и 2 с температурой спаев Т₁ (контакт А) и Т₂ (контакт В), причем T₁>T₂ (рис 4).

Электродвижущая сила, возникающая в цепи, равна сумме скачков потенциалов в обоих контактах:

(2)

Таким образом, в замкнутой цепи появляется ЭДС, прямо пропорциональная разности температур в контактах. Эта ЭДС называется термоэлектродвижущей силой.

Теория метода и описание установки

Е

Рис. 5.

Г

сли взять две проволоки из разных материалов и спаять концы друг с другом, то получим термопару (рис 5), в местах спаев 1 и 2 возникает проти­воположная контактная разность по­тенциалов. При одинаковых темпе­ра­турах спаев суммарная контактная разность потенциалов равна нулю. Если спай 1 поддерживать при температуре Т₁, а спай 2 – при Т₂ и Т₁>Т₂, то контактная разность потенциалов на спаях будет равна соответственно ₁ и₂, причем ₁>₂ . Разность потенциалов на спаях равна термоЭДС.

. (3)

В цепи возникает ток, называемый термоэлектрическим током I, величина которого определяется термоЭДС и сопротивлением цепи

, (4)

где R_i – внутреннее сопротивление термоэлемента, R₀ - внешнее сопротивление цепи.

Для некоторых термопар можно представить

. (5)

-термоэлектродвижущая сила, возникающая при разности температур в 1⁰ С, является величиной постоянной для каждой пары металлов, образующих термопару.

Если разность потенциалов измеряется чувствительным гальванометром, то отклонение его подвижной части будет пропорционально силе тока.

На зависимости между отклонением подвижной части гальванометра и разности температур основан термоэлектрический метод измерения температур. Для этого термопара должна быть предварительно проградуирована. Результаты градуировки изображаются в виде графика.

Градуировкой термопары называется определение экспериментальным путем зависимости термоэлектродвижущей силы , возникающей в термопаре, от разности температур T ее спаев

.

Экспериментальная установка (рис.6) состоит из термопары, изготовленной из двух разнородных металлических проволок. Концы проволок спаяны (спай 1 и 2). Первый спай находится в сосуде с водой при температуре Т₁, а второй на электроплитке при температуре Т₂. Температура контролируется термометрами.