Механизм возникновения КРП

ЯГМА

Медицинская физика

Лечебный факультет

Курс

Семестр

Поток

Лекция № 3

«Термоэлектрические явления»

Составил: Бабенко Н.И.

Г.

Контактная разность потенциалов (КРП), механизм ее возникновения. Законы Вольта.

КРП – это разность потенциалов, которая возникает в месте контакта двух разнородных материалов (примеры):

- металл – металл;

- металл – жидкость;

- металл – полупроводник;

- металл – диэлектрик.

КРП может возникнуть в полости рта, если есть коронки из разных материалов. Впервые КРП наблюдал итальянский физик Вольт в 17 в. и установил важные закономерности:

1. Все металлы и их сплавы можно расположить в последовательный ряд таким образом, что предыдущий металл будет заряжаться положительно по отношению к последующему. Это – термоэлектрический ряд. Потенциал Pt (платины) условно принят за нулевой. Металлы левее Pt заряжаются положительно (+), а правее Pt– отрицательно(-).

2. КРП не зависит от массы металлов и площади соприкосновения, а зависит только от природы металлов и их температуры.

3. С увеличением температуры КРП изменяется по линейному закону пропорционально росту температуры.

На основании этих фактов были сформулированы 3 закона, названые законами Вольта.

1 закон Вольта:

При соприкосновении двух разнородных металлов между ними возникает КРП, зависящая от природы металлов и от температуры (и не зависящая от массы металлов и площади соприкосновения).

2 закон Вольта:

В разомкнутой цепи из последовательно соединенных различных металлов при одинаковой температуре мест контактов, КРП между крайними металлами (А и В) не зависит от того, контактируют они непосредственно или через промежуточные металлы(x, y, z).

3 закон Вольта:

В замкнутой цепи из разнородных металлов при одинаковой температуре мест контактов алгебраическая сумма КРП_АВ=0. При разной температуре мест контактов КРП_АВ≠0.

Пример: Плоский контакт из меди и цинка. Электроны переходят из Zn в Cu. Со стороны Zn образуется положительный потенциал, а со стороны Cu отрицательный потенциал. Возникает разность потенциалов между точками А и В.

ΔV=V_A-V_B

Если t°_A=t°_B, тогда |КРП_А|=|КРП_В|

КРП_А=V_A, КРП_В= -V_B

V_A+(-V _B)=0

ΔV= 0

Механизм возникновения КРП

Причины возникновения КРП определяются следующими факторами:

- Разная концентрация свободных электронов в различных металлах;

- разная работа выхода А­_вых. электронов из металлов.

Механизм КРП состоит в следующем:

При соприкосновении металлов электроны из того металла, где их концентрация больше, переходят в соседний металл где их концентрация меньше. При этом металл, из которого ушли электроны, заряжается в месте контакта положительно, а другой отрицательно, т.е. в месте контакта в слое толщиной 10^-8см возникает местная разность потенциалов с соответствующим электрическим полем, которое будет препятствовать дальнейшему перемещению электронов.