42507

Исследование эффекта Зеебека

Лабораторная работа

Физика

В двух разнородных металлах при различных температурах спаев возникает термоЭДС которая объясняется зависимостью энергии Ферми от температуры и возникновением градиента концентрации электронов в проводнике при наличии градиента температуры. ТермоЭДС обусловленная зависимостью уровней Ферми от температуры называется контактной: 11. ТермоЭДС обусловленная возникновением градиента концентрации при наличии градиента температуры в проводнике называют диффузионной диф. Суммарная термоЭДС...

Русский

2013-10-30

85 KB

11 чел.

Лабораторная работа № 11

исследование эффекта зеебека

Цель работы: изучить явление возникновения контактной разности потенциалов и явления Зеебека с точки зрения классической и квантовой теорий; овладеть методом измерения ЭДС с помощью потенциометра ПП-63; научиться градуировать термопару.

Оборудование: потенциометр, термометр, штатив, электроплитка, сосуд с песком.

11.1. Краткие теоретические сведения

При контакте двух металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Она обусловлена двумя причинами: различными работами выхода электрона из металла (внешняя контактная разность потенциалов) и различными энергиями Ферми в металлах (внутренняя контактная разность потенциалов).

                                    (11.1)

В классическом приближении вторая причина выражается в различии числа свободных электронов в единице объёма у различных металлов.

Для замкнутой цепи  = 0.

В двух разнородных металлах при различных температурах спаев возникает термоЭДС, которая объясняется зависимостью энергии Ферми от температуры и возникновением градиента концентрации электронов в проводнике при наличии градиента температуры.

ТермоЭДС, обусловленная зависимостью уровней Ферми от температуры, называется контактной:

                           (11.2)

В классическом приближении:

  (11.3)

где k − постоянная Больцмана; e − заряд электрона; E0 − энергия уровня Ферми при абсолютном нуле в металлах; n01, n02 − концентрации свободных электронов в металлах.

ТермоЭДС, обусловленная возникновением градиента концентрации при наличии градиента температуры в проводнике, называют диффузионной диф. Суммарная термоЭДС, действующая в замкнутой цепи,

                          (11.4)

Так как диф мала по сравнению с конт, то можно считать

                          (11.5)

где с − дифференциальная термоЭДС. Она равна теомоЭДС, которая возникает при разности температур её спаев в 1 К.

Наиболее употребительные термопары: медь − константан, медь − железо, хромель − алюмель, константан − железо.

Термопары применяются для измерения температуры в широких пределах. Батареи термопар − термостолбики − применяются как источники тока.

11.2. Порядок выполнения работы

  1.  Укрепить термопару на штативе так, чтобы резервуар с ртутью термометра был рядом со спаем термопары.
  2.  Поставить:
    •  переключатель
      •  переключатель «Род работы» в положение «Потенц»;
        •  тумблеры «НЭ», «Г», «БП», «БИ» − в положение «В»;
        •  тумблер «Питание» − в положение «Вкл.»;
        •  множитель 0,5.
  3.  Включить тумблер «к» − «и» в положение «к» − контроль:
  •  нажав кратковременно кнопку «Грубо», регулятором «Рабочий ток» грубо установить нулевое положение стрелки гальванометра. При повторном нажатии кнопки «Грубо» убедиться в правильности установки рукоятки «Рабочий ток»;
  •  те же операции проделать при нажатии кнопки «Точно».
  1.  Тумблер «к» − «и» переключить в положение «и» − измерение. Регулятор «mV» поставить в нулевое положение. Нажав кнопку «Грубо», регуляторами «mV» и «Плавно» добиться нулевого положения стрелки гальванометра (в случае необходимости переключить полярность тумблером «+» − «−»). Нажатием кнопки «Точно» убедиться в правильности определения ЭДС. В случае необходимости подрегулировать «Плавно». Записать значение ЭДС, суммируя показания «mV» и «Плавно», с учётом множителя 0,5.
  2.  Увеличивая температуру, через каждые 5 … 70 производить измерения термоЭДС, пользуясь регуляторами «mV» и «Плавно».
  3.  Показания записать в таблицу.
  4.  Построить график зависимости термоЭДС от температуры.
  5.  Пользуясь построенным графиком, определить дифференциальную термоЭДС и, сравнив её с табличным значением, вычислить погрешность.

Контрольные вопросы и задания

  1.  В чём заключается явление термоэлектричества?
  2.  Какими причинами обусловлена контактная разность потенциалов?
  3.  Объяснить, почему для выхода электрона в вакуум их металла нужно совершить работу выхода?
  4.  Показать на модели энергетических уровней энергию Ферми, работу выхода для положительно заряженного металла, для отрицательно заряженного металла.
  5.  Изобразить модели энергетических уровней двух разнородных металлов в контакте.
  6.  Как зависит энергия Ферми от температуры?
  7.  В чём сущность закона Вольта?
  8.  Для чего применяются термопары?

[2, § 198, 199; 3, § 90, 162 − 164; 5, § 74, 76, 77; 8]

78


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54999. Рушаймо в подорож цікаву, рушаймо й пізнаваймо світ... Франція 41 KB
  На відміну від традиційного підходу до вивчення іноземних мов в межах окремої країни, сучасний вчитель має враховувати відношення України з іншими країнами світу та її спрямованість в європейську співдружність.
55000. ЦІКАВИМИ СТЕЖИНАМИ ПО КРАЇНІ МІЦНОГО ЗДОРОВ’Я 191.5 KB
  Мета: виховувати у дітей ціннісне ставлення до власного здоров’я та стимулювати бажання дбати про нього; сприяти усвідомленню учнями необхідності ведення здорового способу життя; нагадати корисні звички які допоможуть зміцнити здоров’я; прищеплювати інтерес до занять фізичною культурою і спортом.
55001. Загадкове Середньовіччя 49.5 KB
  Основні деталі одягу: лляна сорочка плащ поступово зявляються панчохи короткі штани Носили також рукавички спочатку як робочий одяг а згодом як предмет розкоші. Жіночий одяг: на початку середньовіччя жіночий одяг мав відрізнятись від чоловічого але з часом ситуація дещо змінилась.
55002. Подорож до країни Чистоти і Порядку 51.5 KB
  Сьогодні ми друзі відправимось в груподорож. Вчитель Школярі які живуть на цій станції не розчісують і не підстригають волосся. Хочу я напитись чаю Але що це Сам не знаю Самовар мій повний вщерть Утікає шкереберть Що зробилось Вчитель Діти чому від Бруднулі всі речі повтікали З`являється Умивальник .
55003. Подорож моєї мрії 88.5 KB
  Вдале географічне розташування Буковель оточений амфітеатром красивих гір створює комфортні умови для відпочинку в Буковелі. Унікальні кліматичні умови надзвичайна краса карпатських гір живописні ландшафти а також джерела мінеральних вод залучають на відпочинок і лікування в Буковелі велику кількість туристів. Відпочинок в Буковелі добрий у будьякий час року але в першу чергу Буковель вважається гірськолижним курортом тому кращий час його відвідин зимові місяці. Любителі гір з різних куточків світу з'їжджаються на гірськолижний...
55004. Инвестиции: понятие, виды, источники финансирования. Факторы, определяющие динамику инвестиционного спроса 20.39 KB
  Инвестиции — долгосрочные вложения капитала с целью получения прибыли. Инвестиции являются неотъемлемой частью современной экономики. От кредитов инвестиции отличаются степенью риска для инвестора (кредитора) — кредит и проценты необходимо возвращать в оговорённые сроки независимо от прибыльности проекта
55005. Подорож по країні здоров’я 49.5 KB
  А ще допомагає лікувати хворих зелена аптека. Аптека зелена зелена аптека Від тебе і мене вона не далеко. Зелена аптека це трави і квіти Що в кошик збирають дорослі і діти. Зелена аптека що бачиш навкруг Це наш помічник і хороший наш друг.
55006. У СВІТ ФОРМУЛ СКОРОЧЕНОГО МНОЖЕННЯ 212 KB
  МЕТА: Закріпити знання формул скороченого множення та вмінь використовувати ці формули при розкритті дужок, спрощенні та знаходженні значень виразів. Показати красу математики, перетвори захоплюючу подорож, де кожний зможе проявити себе.
55007. ПОДОРОЖ 55 KB
  The topic of our lesson is “Travelling“. By the end of the lesson you will be able: To recognize and understand new words and word-combinations when reading the sentences. To understand main ideas from the text when listening to it. To use words and word-expressions when speaking.