Сделай Сам Свою Работу на 5

КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ТЕРМОЭДС





 

2.3.1. Определить внутреннюю контактную разность потенциалов, возникающую при соприкосновении двух металлов с концентрацией свободных электронов и .

2.3.2. Определить напряженность электрического поля, возникающего в зазоре между пластинами плоского конденсатора, одна из которых изготовлена из алюминия, а другая из платины. Пластины соединены между собой медным проводом, а длина зазора . Работа выхода электронов из алюминия, меди и платины составляет соответственно , и . Как изменится напряженность поля, если алюминиевую и медную пластины закоротить проводом из платины при той же длине зазора?

 

Решение

Разность потенциалов на концах последовательной разнородной цепи определяется различием в работах выхода электронов из крайних проводников и не зависит от числа и состава промежуточных звеньев. Поэтому в первом случае имеем

 

 

во втором

 

2.3.3. Почему разность потенциалов, возникающую при контакте двух различных металлов, нельзя измерить с помощью вольтметра?

2.3.4. В каких условиях возможно появление термоЭДС в замкнутой цепи? Назовите основные механизмы, ответственные за возникновение термоЭДС.



2.3.5. Ток в цепи, состоящей из термопары сопротивлением и гальванометра сопротивлением , равен в случае, когда спай термопары помещен в сосуд с кипящей водой. Чему равна удельная термоЭДС термопары при температуре окружающей среды ?

2.3.6. Оценить значение абсолютной удельной термо-ЭДС при температуре для металла с концентрацией свободных электронов .

2.3.7*. Объясните, почему относительная удельная термо-ЭДС уменьшается при понижении температуры и стремится к нулю по мере приближения температуры к абсолютному нулю.

2.3.8. Один спай термопары помещен в печь с температурой , другой находится при температуре . Вольтметр показывает при этом термо-ЭДС . Чему равна термо-ЭДС, если второй спай термопары поместить в сосуд: а) с тающим льдом; б) с кипящей водой?. Относительную удельную термоЭДС во всем температурном диапазоне считать постоянной.

2.3.9. Всегда ли горячий конец металлического проводника имеет положительную полярность термо-ЭДС?

2.3.10*. Докажите, что термо-ЭДС термопары, спаи которой имеют температуру и , является алгебраической суммой двух термо-ЭДС этой же термопары: одна из них соответствует температурам спаев и , другая — температурам и .



 

Решение

При достаточно большой разности температур обоих спаев термо-ЭДС можно вычислить по формуле

 

где — относительная удельная термо-ЭДС.

 

В общем случае является сложной функцией температуры и термо-ЭДС можно представить в виде .

 

Аналогично, при других температурах спаев

 

 

Откуда

 

.

 

Пользуясь этим соотношением, получившим в технике название закона промежуточных температур, можно производить корректировку градуировочных таблиц для термопар, если температура холодного спая в процессе измерений не соответствует условиям градуировки.

2.3.11*. При измерении температуры в печи с помощью термопары вольтметр показал . Температура холодного спая термопары была стабилизирована на уровне . Пользуясь градуировочной таблицей для данной термопары (табл. 2), определить температуру в печи.

Таблица 2

0,0 0,11 0,65 1,44 2,33 3,25 4,23 5,24 6,27 7,34 8,47 9,61

 

Решение

Как видно из табл. 2, для данной термопары зависимость термо-ЭДС от разности температур горячего и холодного спаев нелинейна, поэтому

 

,

 

в скобках указаны температуры спаев.

Из табл. 2 находим , тогда . Найденной термоЭДС соответствует температура в печи .

2.3.12*. В замкнутую цепь, состоящую из медного, алюминиевого и платинового проводников, включен милливольтметр (рис. 9). Какую термо-ЭДС покажет прибор при температуре спаев, указанной на рис. 9, если для меди абсолютная удельная термо-ЭДС , для алюминия , для платины . Определить удельную термо-ЭДС алюминия относительно меди и относительно платины.



 

Рис. 9 Рис. 10

 

Решение

Отрицательный знак абсолютной удельной термо-ЭДС означает, что металл имеет дырочную электропроводность, вследствие чего горячий конец заряжается отрицательно. При положительном знаке, а полярность возникающей термо-ЭДС меняется на противоположную. Разность потенциалов между концами медного проводника (рис. 10)

 

.

 

Аналогично для алюминиевого и платинового проводников

 

 

 

ТермоЭДС замкнутой цепи определяется как алгебраическая сумма термоЭДС отдельных составляющих ветвей:

 

мкВ.

 

Относительная удельная термо-ЭДС равна алгебраической разности абсолютных удельных термо-ЭДС проводников, образующих термопару:

 

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.