§3 Термоелектричні явища

 

            Якщо температура контактів різних металів не однакова, то в ланцюзі виникає електричний струм, називаний термоелектричним. Явище виникнення термоелектричного струму (явище Зеєбека), а так само явище Пельтьє й Томсона, називається термоелектричними явищами.

  • Явище Зеєбека (німецький фізик) 1821г. - виникнення термоелектричного струму (або термоЕ.Р.С.) у замкненому ланцюзі послідовно з'єднаних різнорідних провідників, контакти між якими мають різну температуру.

    У замкненому ланцюзі термо Е.Р.С. (різниці температур.

e = a(T1 - T2)

Пояснення виникнення термо Е.Р.С.:

EF залежить від температури, Þ, якщо температура кристалів різна, то різними будуть і внутрішні контактні різниці потенціалів. Таким чином, сума стрибків потенціалів відмінна від нуля й, Þ виникає в ланцюзі термо Е.Р.С. Дифузія електронів при градієнті температури в ланцюзі також приводить до появи термо Е.Р.С.

            Явище Зеєбека використовується для виміру температур - термопари - являють собою два різнорідні метали, контакти яких перебувають при різних температурах.

  • Явище Пельтьє (французький ~фізик) 1834 р.: (зворотне до явища Зеєбека), при проходженні струму через контакт двох різнорідних металів залежно від його напруги крім джоулева тепла (нагрівання провідників) виділяється (при одному напрямку струму) або поглинається ( при іншому напрямку струму) додаткова теплота.

 

 

 

QДж~I2, QПельтьє~I; QПельтьє> 0 при I® і Qл< 0 при I¬.

Пояснення явища Пельтьє:

Електрони по різну сторону спаю мають різну середню енергію. Якщо електрони, що рухаються за годинниковою стрілкою, пройдуть спай В и потраплять в область із меншою енергією, то надлишок своєї енергії вони віддадуть кристалічній решітці й спай В буде нагріватися. У спаї А електрони переходять в область із більшою енергією, забирають частина енергії в кристалічної решітки для вирівнювання своєї температури з температурою кристалічної решітки. У такий спосіб спай А буде охолоджуватися.

            Явище Пельтьє використовується в термоелектричних напівпровідникових холодильниках.

  • Явище Томсона (1856)

            При проходженні струму по нерівномірно нагрітому провідникові повинне відбуватися додаткове виділення (або поглинання) теплоти аналогічній теплоті Пельтьє.

Пояснення явища Томсона:

Тому що в нагрітій частині провідника електрони мають більшу середню енергію, ніж в менш нагрітої, то рухаючись у напрямку убування температури, вони віддають частину своєї енергії решітці, у результаті чого відбувається виділення теплоти Томсона. При русі електронів у зворотному напрямку відбувається поглинання енергії (теплоти) Томсона.

 

(4. Контакт метал - напівпровідник (л.р. № 8.1) - самостійно

(5. Контакт електронного й діркового напівпровідників (напівпровідниковий перехід) (л.р. №8.7) - самостійно

(6. Напівпровідникові діоди й транзистори (л.р. №8.7) – самостійно

До списку лекцій

Головна