Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Электрический ток в металлах





5.1.3.1.1. Основные положения электронной
теории проводимости металлов

1. Все металлы в твёрдом и жидком состояниях проводят электрический ток.

2. В твёрдом состоянии металл имеет кристаллическую структуру (металлическую), свободные электроны которой образуют «электронный газ».

3. Под действием электрического поля свободные электроны упорядоченно движутся (создают электрический ток).

4. Электрический ток можно рассматривать как равномерное движение электронов с некоторой скоростью v.

5. Металлы обладают электрическим сопротивлением.

Работа выхода. Термоэлектронная эмиссия

Возьмём металлическую пластину толщиной Dх. Внутри металла действие положительных ионов на свободный электрон в среднем компенсировано. Если электрон в хаотичном движении пересекает границу металла, то на него действует сила притяжения, втягивая обратно.

Если потенциальную энергию взаимодействия электрона с ионами решётки вне металла принять за нуль, то внутри металла она будет отрицательной (этот участок графика называют потенциальной ямой).

Работа выхода (Авых) – минимальная работа, которую должен совершить электрон, чтобы выйти из металла.

Авых = DЕп, где DЕп – энергетическая глубина потенциальной ямы. Так как DЕп обусловлено электрическим полем, DЕп = е×Dj (Dj – скачок потенциала при переходе через границу металла) Þ .

· Работа выхода совершается за счёт уменьшения кинетической энергии электрона Ек и зависит от рода металла и чистоты его поверхности.

· При низких температурах средняя Ек << Авых, поэтому выходит незначительное количество электронов. При нагревании Ек возрастает и количество электронов, выходящих из металла, существенно увеличивается.



Термоэлектронная эмиссия – явление выхода свободных электронов из металла при нагревании.

· Термоэлектронную эмиссию используют в электровакуумных приборах.

Контактная разность потенциалов

Возьмём две пластины из разных металлов и приведём в плотное соприкосновение (контакт), причём Авых1 > Авых2. Из металла 2 электроны свободно переходят в металл 1. Для перехода обратно электроны должны совершить работу DАвых = Авых1Авых2. Разное значение работ выхода приводит к тому, что из пластины 2 в пластину 1 перейдёт больше электронов, чем обратно. При этом пластина 1 будет накапливать отрицательный заряд, пластина 2 – положительный.

Заряды сосредоточены в зоне контакта металлов (граничной зоне) и создают внутреннее электрическое поле , препятствующее дальнейшему передвижению электронов из пластины 2 в пластину 1.

После установления внутреннего поля потенциалы пластин 1 и 2 в граничной зоне будут j1 и j2.

Контактная разность потенциалов – разность потенциалов Dj = j2 j1, возникающая между контактирующими металлами при подвижном равновесии электрических зарядов.

· Контактная разность потенциалов может достигать нескольких вольт.

Термоэлектричество и его применение

Составим из двух разных металлов замкнутый проводник. Пусть Авых металла В меньше Авых металла А. На стыках 1 и 2 образуется контактная разность потенциалов Dj1. Тока в круговом проводнике нет. Нагреем стык 2. Количество электронов, выходящих из В в А на стыке 2, увеличится; контактная разность потенциалов на нём возрастет до Dj2 и электроны создадут ток i. Они движутся от «j_» стыка 2 через стык 1 к «j+» стыка 2, (направление тока противоположно). Далее эти электроны вновь увеличивают свою энергию Ек за счёт нагрева и вновь переходят в металл А. Таким образом, потенциальный барьер преодолевается с помощью сторонних сил, т. е. создаётся термоэлектродвижущая сила. На основе явления термоЭДС изготавливают термоэлементы или термопары.

Стык 2 металлов нагревают (охлаждают), а в стык 1 включают амперметр. Ток в цепи пропорционален разности температур стыков 1 и 2. Термопары используют в качестве датчиков температуры в печах, холодильниках и др.

 

 









Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.