7.Правила Кирхгофа и их физический смысл. Применение правил Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.

1 Закон:

Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю (то есть количество зарядов, выходящих через этот узел, должно быть равно количеству входящих зарядов)

Физический смысл: если бы он не выполнялся, в узле непрерывно накапливался бы электрический заряд, а этого никогда не происходит.

2 Закон:

Сумма напряжений в любом замкнутом контуре электрической цепи равна нулю

Физический смысл: если бы это было не так, всякий раз, проходя через замкнутый контур, электроны приобретали или теряли бы энергию, и ток бы непрерывно возрастал или убывал. 

9.Контактные явления в металлах и полупроводниках. Темо-электрические эффекты: Зеебека, Пелтье и Томсона.

Согласно классической теории электропроводности свободные электроны в металлах находятся в состоянии непрекращающегося беспорядочного движения. Однако при нормальных температурах металл они не покидают, что говорит о существовании в поверхностном слое металла задерживающего электрического поля. Чтобы покинуть металл, электрон должен совершить работу по преодолению этого поля, которую называют работой выхода.

Причины возникновения поля таковы:

• Электроны, участвуя в тепловом движении, могут отрываться от поверхности металла и даже удаляться на небольшие расстояния (порядка нескольких межатомных).

• Под слоем электронов на поверхности металла согласно закону сохранения заряда в местах, которые покинули электроны, появляются избыточные положительные заряды. Эти заряды заставляют электроны возвращаться обратно. В результате возникает двойной электрический слой, состоящий из приповерхностных электронов и положительных ионов на поверхности

Работа выхода электрона из металла определяется выражением A=eU , где e – заряд электрона, U – разность потенциалов между точками внутри металла и за пределами двойного электрического слоя, т. е. в вакууме. За пределами двойного электрического слоя (в вакууме) поле отсутствует, и его потенциал полагаем равным нулю. В таком случае

A e  ,

где  – потенциал поля внутри металла, называемый потенциалом выхода. А потенциальная энергия свободного электрона внутри металла W e   , так как она меньше его потенциальной энергии за пределами, где она согласно приведенным рассуждениям равна нулю.

Термоэлектрические явления — совокупность физических явлений, обусловленных взаимосвязью между тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках.

К термоэлектрическим явлениям относятся:

• Эффект Зеебека - явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.

• Эффект Пельтье - термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников.

• Эффект Томсона - одно из термоэлектрических явлений, заключающееся в том, что в однородном неравномерно нагретом проводнике с постоянным током, дополнительно к теплоте, выделяемой в соответствии с законом Джоуля — Ленца, в объёме проводника будет выделяться или поглощаться дополнительная теплота Томсона в зависимости от направления тока.

В некоторой степени все эти эффекты одинаковы, поскольку причина всех термоэлектрических явлений — нарушение теплового равновесия в потоке носителей (то есть отличие средней энергии электронов в потоке от энергии Ферми).

Абсолютные значения всех термоэлектрических коэффициентов растут с уменьшением концентрации носителей; поэтому в полупроводниках они в десятки и сотни раз больше, чем в металлах и сплавах.