Reklama

Термоэлектродвижущая сила

Контактная разность потенциалов при одинаковой температуре всех контактов в замкнутой цепи из металлических проводников не может создать тока, так как она лишь уравнивает потоки электронов в противоположных направлениях. Если найти алгебраическую сумму всех изменений потенциала в контактах такой цепи, то она будет равна нулю. Следовательно, в этих условиях контактная разность потенциалов не является э. д. с. (рис. 18.5). Однако если температуры контактов С и D будут разными, то в цепи возникнет э. д. с.

IMG_20141027_00101_crДействительно, если подогреть контакт D, то в нем произойдет переход электронов из металла В в металл А, а контактная разность потенциалов в соединении D возрастет. Так как в металле А на конце D электронов стало больше, то они устремятся к концу С. Увеличение концентрации электронов на конце С вызовет их переход из металла А в металл В через контакт С. Отсюда они по металлу В перейдут к контакту D. Таким образом, если температура контакта D будет все время больше, чем контакта С, то по замкнутой цепи будет происходить направленное движение электронов против часовой стрелки. Следовательно, в такой цепи действует э. д. с. Э. д. с. в замкнутой цепи, составленной из разнородных металлов, которая обусловлена различными температурами контактов, называют термоэлектродвижущей силой (термо-э. д. с.). Термо-э. д. с. в цепи из двух различных металлов прямо пропорциональна разности температур их контактов и зависит от рода металлов. Электрическая энергия в такой цепи получается за счет внутренней энергии источника, поддерживающего разность температур контактов.

IMG_20141027_0010_crЗаметим, что термо-э. д. с. невелика и достигает для металлов лишь нескольких стотысячных долей вольта на один градус разности температур контактов в цепи. Заметно большая термо-э. д. с. у полупроводников (она достигает тысячной доли вольта на градус). Это объясняется тем, что концентрация электронов в полупроводниках сильно зависит от температуры. Прибор, состоящий из двух разнородных металлов со спаянными концами, в котором создаётся электрическая энергия за счет внутренней энергии другого тела, поддерживающего разность температур спаев, называют термопарой или термоэлементом. У термопары делают один спай, спаивая отрезки проволоки (или пластинки) из двух разнородных металлов, а к. свободным концам присоединяют внешнюю цепь и измерительные приборы. Роль второго (холодного) спая выполняют контакты с проводами внешней цепи.

Reklama