Краткая теория. Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна
Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна. При соприкосновении различных металлов вследствие теплового движения электроны переходят из одного металла в другой. Металл, в который переходит больше электронов, заряжается отрицательно, другой - положительно. Возникающая контактная разность потенциалов обусловлена двумя причинами:
1) различием в работах выхода электронов из металлов C и В (рис.1);
 |
2) различием в концентрации свободных электронов nC и nB.
Рис. 1
 |
Если из этих металлов составить замкнутую цепь и места соединения (спаев) поддерживать при различных температурах Т1 и Т2, то в цепи возникает ЭДС. «Этот эффект называется термоэлектрическим или эффектом Зеебека. Такая цепь называется термопарой (рис.2). Для этой цели можно использовать как металлы, так и полупроводники.
Рис. 2
Теоретическое рассмотрение явления термоэлектричества в классической физике приводит к следующему выражению для ЭДС :
Здесь: k - постоянная Больцмана, е - заряд электрона, С – чувствительность термопары. Её называют так же термосилой. Все термосилы дают для термопар, у которых один проводник всегда один и тот же – платина.
Термосилы некоторых материалов по отношению к платине (mV/1000):
Кремний - +44,8 Алюмель - -1,29
Хромель - +2,8 Константан - -3,4
Железо - +1,9 Копель - -3,4
Платинородий - +0,64
Широко используемые на практике термопары:
платина-платинородий (используется в качестве стандартной термопары),
медь-константан (от –185 до 3500С),
хромель-алюмель (от 200 до 12000С),
хромель-копель (от 0 до 10000).
Цель работы: градуировка термопары и определение ее чувствительности.
Описание установки
Внешний вид установки представлен на рис. 3.
 |
Каждый спай термопары погружен в сосуд с водой. Температура спая в одном сосуде (М) поддерживается постоянной (равна комнатной). Другой сосуд нагревается электроплиткой. При измерении температуры в сосудах воду следует перемешивать мешалкой.
Рис. 3