- •Работа №1 Измерение импульсного магнитного поля
- •Работа №2 Измерение магнитных и диэлектрических свойств рудного материала
- •Устройство и принцип работы прибора
- •Порядок работы
- •Обработка данных
- •Определение положения магнитного тела в грунте
- •Работа № 4 Кинетика процесса электролиза воды
- •Работа № 5 Электропотенциал углей
- •Работа № 6
- •Работа №7 Протонный магнитометр
- •Работа № 8 Эффект Степанова
- •Работа № 10 Эффект Томсона
- •Работа № 11 Магнитокинетический эффект
Работа № 10 Эффект Томсона
Цель работы,
Изучается эффект Томпсона на минералах и породах как функция температуры.
Основные сведения.
Под действием градиента температуры в образце одного минерала возникает электродвижущая сила. Это явление было названо эффектом Томпсона - по имени ученого, впервые обнаружившего это явление.
Если образец минерала с известными свойствами нагревать с одного конца, то свободные заряды, приобретая тепловую энергию в нагретой зоне, переходят в холодную зону, нарушая электрическое равновесие. В результате такого перемещения зарядов на нагретом и холодном концах образца создается разность потенциалов равная
где: l - длина образца; T –температура нагретого конца образца, считая начальную температуру за 0, 0 - начальное сопротивление образца, Е - ширина запрещенной зоны минерала; k -- постоянная Больцмана; q - величина заряда; n0 - начальная плотность зарядов, m - масса заряда.
Постановка эксперимента.
Образец должен иметь форму стержня (рис. 1.). В этом случае измерительный прибор представляет собой два контакта-зажима, установленных на платформу посредством изоляторов. Между зажимами устанавливают образец. Вблизи одного из зажимов расположен нагревательный элемент, питаемый от ЛАТРа. Второй зажим остается при комнатной температуре. Разность потенциалов измеряют между зажимами, поскольку они изолированы от платформы, но контактируют с концами стержней. Для измерения разности потенциалов применяют милливольтметр. Температуру измеряют термопарами, закрепленными на кордах зажимов при помощи милливольтметра или современными цифровыми приборами (см. работу №8).
Напряжение на нагревательный элемент подают от регулятора напряжения. Внимание: величину напряжения устанавливает преподаватель.
Методика выполнения работы.
Измеряют образец. Устанавливают его на измерительном приборе, зажимают между контактными зажимами. Подключают приборы - милливольтметры к термопарам и к контактным стержням. Подключают нагревательную спираль к регулятору напряжения. Внимание: перед подключением к регулятору напряжения его необходимо отключить от сети и поставить ручку в положение "нуль напряжения.
По согласованию с преподавателем включают регулятор напряжения в сеть и устанавливают заданное напряжение (50 В), измеряют температуру и соответствующее значение разности потенциалов. Результаты измерений заносят в таблицу. По результатам эксперимента строят зависимость U(τ) и расчетом определяют величину заряда q или его плотность n0.
Техника безопасности.
1. Все переключения в схеме производить при отключенном напряжении.
2. Прибор включать в сеть после разрешения преподавателя.
Обработка результатов эксперимента
Результаты заносят в таблицу.
U, В |
ΔT, К |
E, Дж |
q, Кл |
n0, м--3 |
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Как можно использовать эффект Томсона минералов?
Какие минералы могут дать наибольшую разность потенциалов за счет эффекта Томсона?
Объясните физическую сущность эффекта Томсона.