skanowanie0053

mm

116

Elektromagnetyzm

5.    Obliczyć wartość średnią i odchylenie standardowe.

6.    Zaokrąglić błąd i wynik oraz przedstawić postać ostateczną.

Zestaw ćwiczeniowy

Oscyloskop, źródło prądu stałego, miliamperomierz (rozdz. 11), przełącznik kierunku prądu (rozdz. 10)

Pojęcia kluczowe

•    Ładunek i masa elektronu, ładunek w polu elektrycznym i magnetycznym, siła Lorentza

•    Lampa oscyloskopowa, prędkość ładunku uzyskana w polu elektrycznym

•    Pole magnetyczne zwojnicy, tor ładunku w polu magnetycznym i równowaga sił

•    Obliczanie e/m, wielkości do pomiaru.

29. Cechowanie termoogniwa

Wprowadzenie

Termoogniwo stanowią dwa różne przewodniki połączone ze sobą w sposób przedstawiony na rys. 29.1. Jeżeli punkty łączenia przewodników mają różną tern- ^ peraturę, to powstaje między nimi różnica potencjałów zwana siłą termoelek-; tryczną. Jej wartość zależy od rodzaju przewodników tworzących termoogniwo-oraz od różnicy temperatury i wyraża ją wzór:

(29.1) r|

e = a_[(.T-T₀) + a₂(T-T₀y

przy czym a, i as są to współczynniki termoelektryczne, które charakteryzują za-stosowane materiały. Przedstawiony efekt nazywamy zjawiskiem Seebecka. Bezpośrednią przyczyną powstania siły termoelektrycznej jest różna wartość.

Rys. 29-1- Termoogniwo, czyli lermo-para

napięć kontaktowych w złączach o różnej : temperaturze. Istnienie napięć kontaktowych i ich zależność od temperatury zrozumiemy, rozważając zjawiska elektronowe w metalach.

Na rysunku 29.2 przedstawiono obsadzone poziomy elektronowe w dwóch różnych przewodnikach - A i B. Ich poziomy Fermiego Ef leżą w różnych odległościach od poziomu próżni £o, więc prace wyjścia W_A i W$ śą

także różne. W każdej temperaturze istnieje pewna liczba elektronów, które mają energię kinetyczną wystarczającą do wykonania pracy wyjścia W, czyli do wyjścia poza powierzchnię metalu. Te elektrony tworzą tzw. prąd termoemisji skierowany prostopadle do powierzchni metalu. Gęstość prądu termoemisji jest określona prawem Richardsona-Dushmana i dla obu przewodników wynosi odpowiednio:

(29.2a)

(29.2b)

j_A=AT²e ",

w*

j_B=AT²t ".

Gdy oba przewodniki zbliżymy na bardzo małą odległość, elektrony opuszczające metal A będą przechodziły do metalu B i odwrotnie. W sytuacji przedstawionej na rys. 29.2 j_A > j_B ze względu na wartości prac wyjścia (W,, < W_B). Przewaga prądu j,i prowadzi do zwiększenia liczby elektronów w metalu B i do powstania ich niedomiaru w metalu A. W tej sytuacji metale naładują się przeciwnymi znakami i

Er^u

E₀

B

A

Rys. 29.2. Pasma energetyczne dwóch przewodników oddzielnych (a) oraz ściśle połączonych (b)

powstanie między nimi różnica potencjałów o takim kierunku, że dalszy przepływ elektronów od A do B będzie utrudniony i w końcu zostanie zrównoważony przepływem od BdoA.W stanie równowagi, przedstawionym na rys. 29.2b, strumienie elektronów w obu kierunkach są takie same, co oznacza, że wykładniki potęgowe w równaniach (29.2a) i (29.2b) są równe, czyli

(29.3)

W_A + eV_k = W_B .

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