16.Работа выхода электронов из металла.Контактная разность потенциаллов.Зконы Вольта.

Работой выхода называется работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум.

Причины появления работы выхода

1.Электрон, вылетая, притягивается к индуцированному им положительному электрическому заряду.

2.Электронное облако образует двойной электрический слой, поле которого подобно полю плоского конденсатора.

Поле двойного электрического слоя характеризуется разностью потенциалов , поэтому работа выхода электрона

А = e (1)

Работу выхода измеряют в электрон-вольтах (эВ).

1 электрон-вольт (эВ) равен работе перемещения электрона в электрическом поле между точками с разностью потенциалов 1 В.

Связь размерностей работы эВ и Дж

1 эВ = 1,610^-19 Кл  1 В = 1,610^-19 Дж (2)

Законы Вольты

1.Контактная разность потенциалов двух разнородных металлов зависит только от их химического состава и температуры.

2,Контактная разность потенциалов 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.

Появление контактной разности потенциалов обусловлено двумя причинами:

Различием в работе выхода электронов;

При А₁ < A₂ поле остановит перекачку электронов, в результате появляется внешняя контактная разность потенциалов:

. (3)

Различием концентрации электронного газа; электроны ведут себя подобно молекулам воздуха в поле тяготения Земли. При

(4)

(А = А₂  А₁ = mgh в барометрической формуле). Из (3, 4) следует, что

, – внутренняя контактная разность потенциалов (5)

Это математическое выражение первого закона Вольты.

Внутренняя контактная разность потенциалов возникает в двойном электрическом слое, образующемся в приконтактной области, называемом контактным слоем. Толщина контактного слоя в металлах 10^-10 м, число электронов, участвующих в диффузии через контактный слой, мало (около 2% от электронов на поверхности металла), поэтому ток проходит через контакт легко и не связан с односторонней проводимостью.

17.Термоэлектрический эффект.Явление Пельтье.Применение контактных явлений .

Возникновение ЭДС на границе контакта двух разнородных проводников

, (6)

где  постоянная термоЭДС для спая металлов.

Значения постоянной термоЭДС относительно платины при 0^оС

Явление Зеебека

В замкнутой цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру, возникает электрический ток.

Применение:

-Термопары (датчики температуры), точность до 0,01 К;

-Термобатареи для генерации электрического тока (КПД до 18%).

Явление Пельтье

При прохождении через контакт двух различных проводников электрического тока в зависимости от его направления помимо джоулевой теплоты выделяется или поглощается дополнительная теплота.

Применение:

-Термоэлектрические полупро­вод­ни­ко­вые холодильники;

Явление Томсона (Вильям Томсон, Кельвин)

При прохождении тока по неравномерно нагретому проводнику происходит дополнительное выделение (поглощение) теплоты.

В более нагретой части проводника электроны имеют большую среднюю энергию, чем в менее нагретой части. Двигаясь в направлении убывания температуры, они отдают часть своей энергии решетке, в результате чего выделяется теплота Томсона.

Например, при сварке металлов постоянным током смещается тепловой центр по сравнению со сваркой переменным током.