70. Контактная разность потенциалов. Градуировка термопары, термистора и проволочного терморезистора.

Рассмотрим контакт двух металлов 1 и 2 с различной концентрацией свободных электронов: n₁ > n₂ После создания контакта начнется диффузия электронов из одного металла в другой. Так как концентрации электронов различны, то диффундирующие потоки из разных металлов будут неодинаковыми. Это приведет к заряжению металлов противоположными зарядами и возникновению между ними внутренней контактной разности потенциалов U_i. При этом первый металл имеет больший потенциал относительно второго). Изменение энергии Е_э свободных электронов в приконтактной области при установившемся значении контактной разности потенциалов соответствует динамическому равновесию.

При динамическом равновесии потоки электронов в одном и другом направлениях одинаковы. Так как концентрация свободных электронов в металлах очень большая, то переход электронов из одного металла в другой практически не изменит их концентраций, которые и в условиях динамического равновесия останутся прежними (n₁ и n₂).

Внутренняя контактная разность потенциалов может быть найдена исходя из общего условия равновесия - равенства электрохимических потенциалов соприка­сающихся металлов

или

Итак, внутренняя контактная разность потенциалов зависит как от различий концентраций свободных электронов в металлах, так и от температуры контакта.

Вследствие этого в цепи, состоящей из разных металлов, возникает термоэлектродвижущая сила, _т. Это явление, справедливое и для полупроводников, называют термоэлектричеством. •_т = ( Т_А - Т_В)

Это Устройство называют термоэлементом или термопарой.

термо-э.д.с., возникающей в цепи при разности температур контактов, равной 1 К, и является характеристикой термопары.

З

Рис. 15.5

начительная термо-э.д.с. достигается не только выбором подходящей пары металлов или полупроводников или увеличением Т, но и последовательным соединением нескольких термопар в термобатарею (термостолбик). На рис. 15.5 показана термобатарея из четырех термопар (нечетные контакты 1, 3, 5, 7 имеют одну температуру, четные 2, 4, 6, 8 - другую).

1. Градуировка термоэлемента. Собирают установку по схеме, показанной на рис. 37, а. Сопротивление магазина устанавливают в нулевое положение. Нагреваемый спай термоэлемента погружают в сосуд со льдом и ставят его на плитку. Холодный спай помещают в сосуд Дьюара, заполненный водой со льдом. При этом стрелка гальванометра Г устанавливается в нулевом положении. Нагревая спай, через каждые 5° фиксируют температуры и соответствующие им отклонения стрелки гальванометра. Отсчет температур и отклонений стрелки гальванометра продолжают до 50° Термоэлектричество находит три основных применения:

1) для создания генераторов тока с прямым преобразованием молекулярно-тепловой энергии в электрическую. Современные полупроводниковые термогенераторы имеют к.п.д. порядка 10%;

2) для определения температур. Зная зависимость _т = f(Т), по измерениям _т можно найти Т, а следовательно, и Т. В медицине, в частности, это используется для нахождения температуры отдельных органов и их частей;

3) для измерения мощности инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучений