Я в л е н и е З е е б е к а.

Иллюстрация явления Зеебека

Зеебек в 1821 году обнаружил, что если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую цепь, поддерживать при разных температурах, то по цепи потечет ток (рис.1).

Чтобы понять сущность этого явления,

введем представление о работе выхода электрона из металла и о контактной разности потенциалов.

Работой выхода электронов называется величина, численно равная наименьшей энергии, необходимой для перемещения электрона из материала в вакуум. При соприкосновении двух разнородных металлов (сплавов, полупроводников) между ними возникает разность потенциалов, вызванная переходом электронов из одного металла в другой. Эту разность потенциалов называют контактной. Контактная разность потенциалов зависит от соотношения концентраций свободных электронов и работ выхода электронов для соприкасающихся металлов.

Обозначим n - концентрация электронов (1/м³)

А - работа выхода электрона (Дж)

А₁₂ = А₁ - А₂ - работа перехода электрона из одного металла в другой.

Отметим, что электроны испытывают тенденцию к переходу из области с высокой концентрацией n в область с низкой концентрацией и из металла с низкой работой выхода в область с высокой работой А.

Сочетание этих двух факторов определяет возникающую контактную разность потенциалов

,

где Т - абсолютная температура контакта

k - константа Больцмана

е - элементарный заряд.

Цепь, составленная из двух разнородных проводников, концы которых спаяны, называется термопарой. Для термопары контактные разности потенциалов спаев направлены навстречу друг другу. Поэтому результирующая ЭДС цепи может быть записана

При разных температурах спаев e не равно нулю, что обусловливает возникновение электрического тока. Для небольших различий в температуре спаев соотношение n₁/n₂ приблизительно постоянно, а разность А₁₂(Т₁)-А₁₂(Т₂) – мала, поэтому зависимость ЭДС цепи от разности температуры спаев практически линейна.

e = C (T₁-T₂),

где

- удельная термоэдс данной термопары, численно равная ЭДС, возникающей при разности температур спаев в 1 градус.

Для широких диапазонов DТ спаев зависимость e (Т) имеет четко выраженный нелинейный характер.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: