Wyjaśnić mechanizm powstawania napięcia kontaktowego dwóch metali. różnica potencjałów ustalająca się w stanie równowagi termodynamicznej na styku dwóch ciał (metali, półprzewodników). Napięcie kontaktowe jest spowodowane powstaniem w obszarze granicznym elektrycznej warstwy podwójnej wskutek przejść elektronów z ciała o mniejszej pracy wyjścia (ładuje się dodatnio), do ciała o większej pracy wyjścia (ładuję się ujemnie). Elektrony przechodzą aż do momentu powstania różnicy potencjałów, która uniemożliwia dalsze ich przechodzenie.

Prawo Volty W zamkniętym obwodzie, złożonym z dowolnej liczby elementów metalowych przewodnika w stałej temp., suma wszystkich napięć kontaktowych jest równa zero.

Podać prawo trzeciego metalu. Jeżeli w obwód termoelektryczny włączymy dodatkowy przewodnik a jego końce znajdują się w tej samej temperaturze to nie wpływa on na wartość siły termoelektrycznej w tym obwodzie. Z prawa trzeciego metalu wynika stwierdzenie, że siła termoelektryczna termoelementu mierzącego różnicę temperatur (t3-t1) jest równa sile termoelektrycznej dwu identycznych termoelementów pracujących w zakresie temperatur (t2-t1) i (t3-t2)

siła termoelektryczna, fiz. siła elektromotoryczna powstająca w obwodzie złożonym z dwu różnych materiałów (metali lub półprzewodników), których spojenia są utrzymywane w różnych temperaturach.

Wyjaśnić mechanizm powstawania siły termoelektrycznej.

jeżeli podgrzejemy jedno ze złącz Ze wzrostem temperatury zmieniają się warunki równowagi na tym złączu, tzn. równowaga wytworzy się przy innym napięciu kontaktowym (mniejszym lub większym). Włączony w obwód woltomierz będzie mierzył wówczas wartość równą różnicy wartości bezwzględnych napięć kontaktowych powstałych na obu stykach W ten prosty sposób otrzymaliśmy urządzenie, które zamienia energię cieplną na energię elektryczną; różnica temperatur na złączach wytwarza różnicę potencjałów. Jest ono specyficznym źródłem napięcia. Z tych względów tak uzyskane napięcie nazywamy siłą termoelektryczną (

Określić warunki pomiaru siły termoelektrycznej. Jeżeli rezystancja wewnętrzna użytego do pomiaru woltomierza jest wystarczająco duża, to można przyjąć, że jego wskazanie jest równe powstającej w układzie sile termoelektrycznej. Jej wartość zależy od rodzaju stykających się metali oraz od różnicy temperatur spojeń. Nie zależy natomiast od długości przewodników oraz od wielkości powierzchni styku metali. Opisane wyżej zjawisko nosi nazwę zjawiska Seebecka i zostało przez niego odkryte w 1821 r.

Termoogniwo. (przyrządów służących do pomiaru temperatury) opiera się na zjawisku Seebecka. Główną zaletą tych urządzeń jest przetwarzanie bezpośrednio wielkości nieelektrycznej -temperatury, na wielkość elektryczną - napięcie. Pozwala to przesyłać sygnały na duże odległości, przetwarzanie i gromadzenie danych o temperaturze badanego obiektu, a także sterowanie różnymi procesami. Ponadto termopary są niezawodne, proste i tanie.

Omówić zastosowanie termopar Termoogniwa sporządzone z platyny i ze stopu platyny i rodu (10% Rh) nadają się do mierzenia wysokich temperatur, dochodzących do 1500oC. Do mierzenia bardzo niskich temperatur stosuje się również termoogniwa, np. Cu – konstantan i inne. Termoogniwa Bi-Sb w połączeniu z bardzo czułym miernikiem nadają się do mierzenia bardzo małych zmian temperatur. Poza tym termoogniwa stosowane są do pomiaru natężenia promieniowania: promieniowanie widzialne, podczerwone itp. , padając na specjalnie zaczernione spojenie termoogniwa zostaje pochłonięte, wskutek czego ogrzewa je i miliwoltomierz pokazuje wychylenie.

Termopary najczęściej znajdują zastosowanie w takich urządzeniach jak kocioł lub piec gazowy, czy kuchenka gazowa. Jej działanie oparte jest na zjawisku Seebecka, zgodnie z którym ogrzewanie końcówki termopary powoduje powstawanie siły termoelektrycznej przenoszonej na cewkę zaworu elektromagnetycznego, co umożliwia sterowanie dopływem gazu do urządzenia.

Zjawisko Seebecka

-Na tym zjawisku opiera się zasada działania termopar, przyrządów służących do pomiaru temperatury. Główna zaleta to przetwarzanie bezpośrednio wielkości nieelektrycznej –temperatury na wielkość elektryczną – napięcie. Pozwala to przesyłać sygnały na duże odległości, przetwarzanie i gromadzenie danych o temperaturze badanego obiektu, a także sterowanie różnymi procesami. Ponadto termopary są niezawodne, proste i tanie.

Aby wyjaśnić trzeba odwołać się do elektronowej budowy metali. Metal składa się z jonów dodatnich tworzących sieć krystaliczną i swobodnych elektronów poruszających się pomiędzy jonami. Koncentracja elektronów swobodnych (to liczba elektronów w jednostce objętości) jest różna w różnych metalach i zależy od temperatury. Na styku dwóch metali przeskakują elektrony z metalu o większej koncentracji do metalu o mniejszej koncentracji w skutek czego jeden z metali ładuje się dodatnio, a drugi ujemnie. Powstające pole elektryczne przeciwdziała przepływowi ładunku. Ustala się stan równowagi dynamicznej. Różnica potencjałów powstająca na styku metali nazywana jest kontaktową różnicą potencjałów, a jej wartość zależy od rodzaju stykających się metali oraz temperatury złącza. 

W przypadku obwodu zamkniętego złożonego z dwóch różnych metali, w których temperatury złącz są jednakowe, napięcie U_AB powstające na jednym ze złącz jest kompensowane przez napięcie U_BA na drugim złączu. W obwodzie prąd nie płynie. Jeżeli temperatury złącz T1 i T2 są różne to U_AB jest różne od U_BA i w obwodzie pojawi się siła termoelektryczna U= U_AB - U_BA powodująca przepływ prądu.

Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.