І. Электрстатик а
Металдардағы және шала өткізгіштердегі контактілік потенциалдар айырымы
жүктеу/скачать 1,99 Mb.
|
І. Электрстатик а
- Бұл бет үшін навигация:
- 5.4. Термоэлектрлік құбылыс
| 5.3. Металдардағы және шала өткізгіштердегі контактілік потенциалдар айырымы.
Екі түрлі металды бір – бірімен жинастырайық. Контактыға дейін металдар арасындағы ауадағы потенциалдар бірдей болады. (5.5. – сурет). Бұл жағдайда жоғарғы толтырылған деңгейдегі электрондардың энергия деңгейінің тереңдіктері екі металда әр түрлі: біріншіде А) Ә)
сp1 сp2 сp2 ep1,2 5.5. - сурет ал екіншісінікі . Оларды бір – бірімен жалғағанда электрондар бір металдан екінші металға өтуге мүмкіндік алады. Электрондар жоғарғы толтырылған деңгейден, энергиясы көбірек металдан энергиясы азырақ металға өте бастайды. Бұл өту екі металдың жоғарғы деңгейлері теңескенше жүре береді. Біраз электрондарынан айырылу нәтижесінде бірінші металл оң зарядталады, яғни ондағы электрондардың потенциал энергиясы азаяды. Керісінше біраз электронға ие болған екінші металл теріс зарядталады да оның электрондарының потенциал энергиясы артады. Сонымен, металдар контактасының нәтижесінде қосымша потенциалдар айырымы пайда болады. (5.4) Осындай өзара жанастырылған екі металл арасында пайда болған потенциалдар айырымы - контактылық потенциалдар айырымы деп аталады. Ол (5.4.) өрнегіне сәйкес ол жанасқан металдардың контактылық потенциалдарының айырымына тең болады. Контактілік потенциал айырымы металл мен жартылай өткізгіш арсындағы, сондай –ақ екі жартылай өткізгіш арасындағы шекарада да пайда болады. 5.4. Термоэлектрлік құбылыс Сонымен, T>0 болған жағдайда металдарда бірқатар термоэлектрлік құбылыстар байқалады екен. Осылардың ішінде практикалық маңызы зор Пельте құбылысы термоэлектрлік электр қозғаушы күшіне тоқталайық. Металда электр тогы жүрген кезде бағытты қозғалыстағы электрондар ағыны өздерімен белгілі энергияны тасымалдайды, яғни электр тогы оған пропорционал энергия ағынымен қатар жүреді. Екі түрлі металдан тұратын А,В қималары дәнекерленген тұйық тізбек бойымен сыртқы ток көзінің жәрдемімен тұрақты ток жүргізейік /5.6 – сурет/. 5.6 - сурет Сонда металдардың әрқайсысындағы токтар бірдей болғанда қос металдағы энергия ағындарының белгілі айырмасы болады. Теориялық тұрғыдан бұл айырма энергия мен жылулық қозғалыс нәтижесінде жоғарырақ деңгейлерге шығарылған электрондар жылдамдықтарының арасындағы қатынастың әртүрлі болуымен түсіндіріледі (мысалы, бірінші металда , ал екіншісінде электрондар жоғары деңгейлерге шығарылсын). Егер уақыт ішінде А дәнекері арқылы элеткр мөлшері өтсе, осы уақыт ішінде бірінші металдан А дәнекерге энергия ағыны келіп жетеді де екінші металға энергия ағыны кетеді, мұндағы және - 1,2 металдардағы энергия мен ток арасындағы пропорционалдық коэфициенттері. Егер > , онда бұл ағындарының айырымы (5.5) А дәнекерде бөлініп шығатын жылудың мөлшері. В дәнекерінде кері жағдай орын алады. Екінші металдан келген энергия ағыны бірінші металға келетін энергиядан аз, сондықтан бұл дәнекерде осынша жылу жұтылады, яғни (5.6) Сонымен, екі текті металдан құрастырылған тізбек бойымен ток жүрген кезде, бір дәнекердің қызып, ал екіншісінің салқындауы Пельте құбылысы деп аталады. Дәнекер арқылы бірлік заряд өткенде бөлінетін немесе жұтылатын жылу мөлшерін сипаттайтын пропорционалдық коэффицент қарастырылып отырған қос металл үшін Пельте коэффициенті деп аталады. Пельте жылуынан басқа тізбектегі бөліктің кедергілеріне байланысты да Джоуль – Ленц заңы бойынша жылу бөлінеді, осының нәтижесінде А дәнекері бар бөлікте мынадай қуат бөлінеді: (5.7) ал В дәнекері бар бөлікте: (5.8) Толық кедергі - ға тең контурда бірлік уақытта бөлінетін жылу мынаған тең болады да, (5.9) Джоуль – Ленц заңына бағынады. Дегенмен, бұлардан басқа контурдың бір дәнекерінен екіншісіне қосымша жылу тасымалданады. Егер ток бағытын өзгертсек, онда, керісінше, В дәнекерінде жылу бөлінеді де, бұл жылу А дәнекерінде жұтылады. Пельте құбылысын кері жүргізуге болады. Егер тұйық тізбектен өткен ток дәнекердің бірін қыздырып, екіншісін суытса, онда, керісінше, контактілердің біреуін қыздыру, ал екіншісін суыту тізбек бойында токтың пайда болуына әкеп соғады / сыртқы ток көзі жоқ кезде/. Бұл Зеебен құбылысы немесе термоэлектрлік құбылыс деп аталады. Егер бір текті металл өткізгіш сымның барлық нүктелеріндегі температура бірдей болса (5.7 – сурет), онда барлық жерде еркін электрондардың концентрациясы, орташа энергиясы және жылдамдықтары бірдей болады. Бұл жағдай өткізгіш сымның 1-1 қимасының бірлік уақытта оң бағыттағы жаққа да, сол бағыттағы жаққа да бірдей электрон ағыны өтеді. Енді сым өткізгіштің бір ұшын қыздырып, тұрақты T>T0 температурасында ұстап тұрайық. Ал қарама – қарсы ұшын суытып, T0 – температурада ұстап тұрайық. Сонда өткізгіш сымда белгілі температура градиенті пайда болады да оның бойымен тұрақты жылу Т Т0 жүктеу/скачать 1,99 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|