Любовь к спорту на всю жизнь
Привет, Гость!

  • Страница 1 из 1
  • 1
Форум » Электроника » Материалы и компоненты электроники » Контактные явления и термоэлектродвижущая сила
Контактные явления и термоэлектродвижущая сила
Torres_1_Дата: Вторник, 20.05.2014, 02:05 | Сообщение # 1
Генералиссимус
Группа: Администраторы
Сообщений: 2124
Награды: 0
Репутация: 12
Статус: Offline
Контактные явления и термоэлектродвижущая сила


При соприкосновении двух различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Это явление открыл итальянский физик А.Вольта в 1797 г. Согласно квантовой теории, основной причиной появления разности потенциалов на контакте является различная энергия Ферми у сопрягаемых металлов. Энергия Ферми или уровень ЕF определяет максимальное значение энергии, которую может иметь электрон в металле при температуре абсолютного нуля. Энергия ЕF не зависит от объёма кристалла, а определяется только концентрацией свободных электронов, что непосредственно вытекает из принципа Паули, т.е.

где mn - эффективная масса электрона.

При любой температуре для уровня с энергией Е = ЕF вероятность заполнения электронами равна 0,5.уровни, расположенные ниже уровня Ферми, с вероятностью больше 0,5 заполнены электронами. Наоборот, все уровни, лежащие выше уровня Ферми, с вероятностью меньше 0,5 свободны от электронов. Кинетическая энергия электронов, находящихся на уровне Ферми, в различных металлах различна. Поэтому при контактировании металлов возникает более интенсивный переход электронов из области В с большим значением ЕFB в область А, где эта энергия ЕFA меньше, то есть из металла В в металл А.В результате такого процесса, при котором электроны стремятся занять состояние с минимальной энергией, металл В заряжается положительно, а металл А – отрицательно; между ними возникает разность потенциалов Uк, препятствующая дальнейшему переходу носителей заряда (рис. 1.1).
Равновесие наступит тогда, когда работа электронов по преодолению сил возникшего электрического поля станет равной разности энергий электронов, переходящих через контакт:

При равновесии уровень Ферми в обоих металлах должен быть одинаковым. Подставив выражение (1.1) в формулу (1.2), получаем

где, nA и nB – концентрация электронов в металлах А и B.

Контактная разность потенциалов для различных пар металлов колеблется от десятых долей до нескольких вольт.
Замкнутая цепь, составленная из двух различных металлических проводников, называется термопарой, или термоэлементом (рис.1.2).


Рис.1.1. Энергетическая диаграмма контакта двух металлов


Рис. 1.2. Схема устройства термопары

В такой замкнутой цепи контактные разности потенциалов для двух контактов направлены в разные стороны, поэтому при одинаковой температуре контактор (спаев) суммарная разность потенциалов равна нулю. Если температуры спаев неодинаковы, то возникает термоэлектродвижущая сила UТ , пропорциональная разности температур спаев.

где, αT - удельная термо-э.д.с. Значение αT зависит от природы соприкасающихся проводников и температуры.

Термо-э.д.с. в контуре складывается из трёх составляющих. Первая из них обусловлена температурной зависимостью контактной разности потенциалов. Другие две составляющие термо-э.д.с. обусловлены диффузией носителей заряда от горячего спая к холодному и увлечением электронов квантами тепловой энергии (фотонами).
Квантовая теория металлов даёт следующее выражение для удельной термо-э.д.с. одновалентных металлов:


где k – постоянная Больцмана. При комнатной температуре отношение kT/EF ≈10-3. Поэтому должна составлять несколько мкВ/К.
Металлические термопары широко используются для точного измерения температуры. В процессе измерения необходимо стабилизировать температуру одного из спаев. Наиболее часто встречающиеся комбинации металлов и сплавов: медь-константан, хромель-копель, хромель-аллюмель, платина-платинородий.
В измерительных приборах и образцовых сопротивлениях стремятся применять металлы и сплавы с возможно меньшей термо-э.д.с. относительно меди, чтобы исключить погрешности при измерении малых токов и напряжений.
Существует пары, изменяющие знак термо-э.д.с. в процессе нагревания.
 
Форум » Электроника » Материалы и компоненты электроники » Контактные явления и термоэлектродвижущая сила
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:
Навигация
Главная страница Форум сайта Создание сайтов на uCoz Заработок в интернете Уроки Photoshop Автомобиль от А до Я Электроника Всё для смартфонов Браузерные игры Музыка Последние комментарии Статистика
Развлечения
Сегодня день рождения у: Описание сайта
Новое на форуме
Опрос
Опрос сайта
Ты любишь слушать музыку?
javascript:; javascript:;
Всего ответов: 145

Общение
Загрузка…
Статистика
Зарег. на сайте
Всего: 267
Новых за месяц: 0
Новых за неделю: 0
Новых вчера: 0
Новых сегодня: 0
Из них
Администраторов: 1
Модераторов: 0
Проверенных: 1
Обычных юзеров: 264
Из них
Парней: 234
Девушек: 33


Друзья сайта
Возможен баннерообмен 81х31.Писать ЛС.