nr 204	data 2.12.99	Paweł Szwec	Wydział Elektryczny	Semestr III	grupa A2
dr A Skibiński					przygotowanie	wykonanie	ocena ostatecz.

TEMAT : CECHOWANIE TERMOOGNIWA

Termoogniwo stanowią dwa różne przewodniki połączone ze sobą w sposób przedstawiony na rysunku. Jeżeli punkty łączenia znajdują się w różnych temperaturach, Wówczas powstaje między nimi różnica potencjałów, zwana siłą termoelektryczną. Jej wielkość zależy od rodzaju przewodników tworzących termoogniwo oraz od różnicy temperatur i wyraża się wzorem

Współczynniki
charakteryzują zastosowane materiały. Przedstawiony efekt nazywamy zjawiskiem Seebecka.

Bezpośrednią przyczyną wystąpienia siły termoelektrycznej jest różna wartość napięć kontaktowych w złączach posiadających różne temperatury. Istnienie napięć kontaktowych związane jest ze zjawiskami elektronowymi w metalach. W każdej temperaturze istnieje pewna ilość elektronów, które posiadają energię kinetyczną wystarczającą do wykonania pracy wyjścia W, a zatem do wyjścia na powierzchnię metalu. Te elektrony tworzą tzw. prąd termoemisji skierowany prostopadle do powierzchni metalu. Gęstość prądu termoemisji określona jest prawem Richardsona - Dushmana i dla obu przewodników z rys. 1 wynosi odpowiednio

Gdy oba przewodniki zbliżymy na bardzo małą odległość, elektrony opuszczające metal A będą przechodziły do metalu B i odwrotnie. W sytuacji przedstawionej na rys. 1
ze względu na wartości prac wyjścia . Przewaga prądu
prowadzi do zwiększenia ilości elektronów w metalu B i do powstania ich niedomiaru w metalu A. W tej sytuacji metale naładują się przeciwnymi znakami i powstanie między nimi różnica potencjałów o takim kierunku, że dalszy przepływ elektronów od A do B zostanie utrudniony i w końcu zrównoważony przepływem od B do A. W stanie równowagi strumienie elektronów w obu kierunkach są takie same, co oznacza:

Powyższe równanie odzwierciedla fakt, że elektrony opuszczające metal A muszą wykonać, oprócz pracy wyjścia, pracę przeciwko różnicy potencjałów
. Tę różnicę potencjałów, powstającą w wyniku zetknięcia się dwóch przewodników, nazywamy napięciem kontaktowym. Jego wartość określona jest tylko przez różnicę prac wyjścia obu metali

Siła termoelektryczna może wystąpić także w przewodniku jednorodnym ( bez złącz), gdy między jego końcami wytworzymy różnicę temperatur. To zjawisko nosi nazwę efektu Thomsona i jest prostą konsekwencją zależności energii Fermiego od temperatury.

.

Pomiary

tabelka pomiarowa

temperatura	ogrzewanie			stygnięcie
	Va	Vb	Vc	Va	Vb	Vc
°C	mV	mV	mV	mV	mV	mV
30	1.69	1.41	1.09	1.75	1.48	1.12
40	1.94	1.62	1.36	2.00	1.75	1.50
50	2.19	1.85	1.65	2.30	2.12	1.84
60	2.46	2.10	1.98	2.56	2.34	2.10
70	2.73	2.34	2.28	2.83	2.58	2.57
80	3.00	2.62	2.64	3.10	2.91	3.00
90	3.27	2.84	2.93	3.39	3.18	3.32
100	3.56	3.15	3.31	3.71	3.48	3.74
110	3.83	3.42	3.62	4.00	3.79	4.13
120	4.11	3.69	4.00	4.36	4.13	4.54
130	4.35	3.96	4.32	4.55	4.39	4.87
140	4.66	4.24	4.65	4.86	4.72	5.31
150	4.93	4.56	5.07	5.13	5.03	5..64
160	5.21	4.86	5.43	5.41	4.72	5.89
170	5.54	5.19	5.85	5.60	4.48	6.10
180	5.84	5.52	6.24	5.92	5.77	6.54
190	6.10	5.81	6.60	--	--	--
200	6.34	6.16	7.00	--	--	--

Współczynniki regresji obliczone dla każdej termopary za pomocą programu komputerowego:

termopara A: A = 0.881

B = 0.027

termopara B: A = 0.411

B = 0.028

termopara C: A = 0.130

B = 0.035

Napięcia termoelektryczne poszczególnych termopar wynoszą:

termopara A: Vterm = ( 0,027T + 0,811 ) mV

termopara B: Vterm = ( 0,028T + 0,411 ) mV

termopara C: Vterm = ( 0,035T + 0,130 ) mV

Wnioski

Zależność pomiędzy temperaturą a napięciem termoelektrycznym badanych termopar ( Fe-CuNi, Cu-CuNi, CrNi-Ni ) otrzymana na drodze doświadczalnej zbliża się do wartości tablicowych. Różnice są spowodowane przede wszystkim trudnością odczytu napięcia termopary dla jednej ustalonej temperatury, ponieważ temperatura grzejnika przyrastała stosunkowo szybko.

3

---