Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1.doc
Скачиваний:
343
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
9.58 Mб
Скачать

15.2. Внутрішня і зовнішня контактна різниця потенціалів. Явище термо-ерс. Ефект Пельтьє.

При дотиканні двох різних металів між ними виникає різниця потенціалів, яку наз. контактною. Виникнення контактної різниці потенціалів між двома різними за природою металевими провідниками можна пояснити неоднаковою роботою виходу електронів з них та різною концентрацією вільних електронів в провідниках. Відповідно контактну різницю потенціалів поділяють на зовнішню та внутрішню . Якщо взяти два метали з різними роботами виходу (рис. а) і привести їх в контакт, то електрони почнуть переходити з одного металу в інший, причому інтенсивніше з мет.1 в мет.2.

Це приведе до заряду провідника 1 позитивно, а 2 – негативно до потенціалів та відповідно. Рівновага встановиться, коли хім. потенціали зрівняються. В результаті цього між металами виникає різниця потенціалів. Це

Вона наз. зовнішньою і зумовлена різницею робіт виходу електронів з мет.

Після вирівнювання хімічних потенціалів Ек електронів, що знах. на рівнях Фермі буде неоднаковою. В електронів металу 1 вона = , а в електронів мет.2 . Це ств. напрямлений дифузійний потік електронів з 1 в 2. Внаслідок цього виникає внутрішня різниця потенціалів Викор. вираз для Е Фермі (хім. потенціалу): . Це при Т=0, але тому вигляд

набагато складніший. Класична теорія дає: . Результуюча контактна різниця потенціалів : U=Uc+Ui. Якщо в колі, складеному з різнорідних матеріалів, підтримувати спаї при різних Т, то в ньому потече струм, який наз. термоелектричним. Електрорушійна сила, що зумовлює цей струм, наз. термо-ЕРС. Така система з двох провідників наз. термопарою. ЕРС термопари складається з ЕРС обох спаїв. ЕРС спаю залежить від природи металів і Т . Величина наз. коеф. термо-ЕРС і є характеристикою пари двох металів. Він є різним для різних пар металів, тому для зручності його визначають відносно свинцю. Тоді коеф. металу 1 відносно мет.2 буде . Існують пари металів (мідь-константан, хромель-копель, Au-Cu…), для яких (є лінійною). Тоді . Виникнення термоел. струму можна пояснити за допомогою формул для внутрішньої контактної різниці потенціалів, оскільки та залежать від Т. Розгл. два зразки н/п n та p типу провідності, кінці яких знах. при температурах T1 та T2. Нехай T1 більше T2. В лівій частині n –типу зі збільшенням темп. T1, збільшується концентрація електронів і вони дифундуватимуть в праву частину. Перерозподіл заряду приведе до виникнення ел. поля з напруженістю , яке буде гальмувати дифузію ел-нів і при певній встановиться стаціонарний стан. - напруженість поля сторонніх сил, в ролі яких виступає градієнт концентрації. В зразку p-типу зліва утв. дірки і дифундують вліво, відповідні ел. поля будуть протилежні, тому якщо їх з’єднати – потече термоел. струм.

У 1834р.Пельтьє відкрив явище, яке полягає в тому, що під час пропускання ел. струму через коло, складене з двох різних металів, один спай нагрівається, а інший охолоджується. Класична теорія провідності не може пояснити це явище, оскільки «вважає», що середня Ек теплового руху електронів обох металів однакова, але це не так, оскільки рівні Фермі різних металів різні. Нехай , тоді при переході електронів з мет. 2 в мет. 1 електрон буде віддавати частину своєї Ек атомній гратці (спай нагр.), а на протилежному спаї електрон забиратиме у гратки атома теплову Е (охолодження).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]