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.
|