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

31664. ПСИХОЛОГІЯ ОСОБИСТОСТІ ПІДЛІТКА 35 KB
  Загальна характеристика підліткового віку Підлітковий вік це один з найважливіших етапів життя людини. Вік цей нестабільний ранимий важкий і виявляється що він більше ніж інші періоди життя залежить від реальностей довкілля. Загальна характеристика підліткового віку варіює в різних теоріях залежно від їх основної ідеї. Однак всі ці і багато інших підходів об'єднує те що в них існують загальні показники які характеризують даний вік.
31665. ПСИХОЛОГІЯ МОЛОДШОГО ШКОЛЯРА (ЗРІЛОГО ДИТИНСТВА) 100.5 KB
  Опановуючи новий для себе вид діяльності навчання молодші школярі ще багато часу й енергії віддають грі. У цих видах діяльності розгортаються їх стосунки з ровесниками і дорослими особистісне психічне життя і психічний розвиток формуються психічні новоутворення завдяки чому діти виходять на новий рівень пізнання світу і самопізнання відкривають нові власні можливості і перспективи. Нижня межа цього вікового періоду 6 7 років пов'язана з переходом до навчання як систематичної та цілеспрямованої діяльності. Цей симптом виявляється...
31666. Характеристика осн. теорій розвитку особистості 47 KB
  теорій розвитку особистості Фізичний розвиток підлітка та набуті у попередні роки властивості психічного розвитку створюють внутрішні передумови для зміни його становища в школі в сім'ї в суспільстві. Всі теорії розвитку особистості можна поділити на три групи згідно поєднання факторів розвитку: Представники біологічного напрямку рахують що людина народжується з набором відповідних моральних та етичних якостей таких як:доброта злість чесність брехливість порядність агресивність жорстокість та інші. Чічерліх; Представники...
31667. Проблеми сімейного виховання. Типові помилки батьків 72.5 KB
  Може случитися так що ціль виховання дитини виявляється саме в задоволенні потреб емоційного контакту. Батьки несвідомо ведуть боротьбу за збереження об'єкта своєї потреби перешкоджаючи виходу емоцій і прихильностей дитини за межі сімейного кола. Мати чи батько бабуся можуть вважати що зміст їхнього існування є відхід за фізичним станом і вихованням дитини. Шкода такої самопожертви для дитини очевидний.
31668. Проблема важких підлітків 36.5 KB
  Девіантна поведінка – це система вчинків чи окремі вчинки що протирічать прийнятим в суспільстві правовим чи моральним нормам. Девіантна поведінка ділиться на дві великі категорії. Поперше – це поведінка відхилена від норм психічного здоров’я при наявності вираженої чи невираженої психопатології. Подруге – це антисоціальна поведінка що порушує якісь соціальні і культурні норми особливо правові.
31669. Психологічні аспекти та барєри професійного самовизначення у ранньому юнацькому віці 45 KB
  У вітчизняній науці прийнято розглядати юність як самостійний період розвитку людини його особистості та індивідуальності. Юнацький вік дуже відповідальний етап розвитку у житті школяра коли завершується морфофункціональне дозрівання організму відбуваються суттєві зміни його особистості психологічне та соціальне дорослішання. Багато дослідників вважають основним новоутворенням у старшому шкільному віці особистісне та професійне самовизначення оскільки саме у самовизначенні в обставинах життя у вимогах до школяра у період раннього...
31671. Психічне відображення як процес 26.5 KB
  Образ формується розвивається існує тільки в процесі відображення.Ломова [5;134173] дозволили виділити 5 основних стадій фаз процесу зорового сприймання: 1 визначення положення предмета в просторі й груба оцінка його загальних пропорцій; 2 “мерехтіння†форми; 3 розрізнення різких перепадів кривизни; 4 глобальноадекватне сприймання у якому форма подана без розрізнення її деталей зокрема величини кутів; 5 адекватне відображення форми у всій повноті її деталей. Сутність психічного як процесу: а загальна тенденція полягає в...
31672. Основні методи психології. Спостереження, експеримент 33.5 KB
  Спостереження експеримент Спостереження як метод об’єктивного дослідження широко за стосовується у психології педагогічній практиці соціологічних до слідженнях. Об’єктом спостереження є поведінка особистості в найрізно манітніших її зовнішніх виявах коли реалізуються усвідомлювані та неусвідомлювані внутрішні психічні стани переживання прагнення. Тому вміле спостереження за поведінкою дитини та дорослого дає можливість з високою вірогідністю робити висновки про їхні внутрішні духовні особливості. Спостереження може бути звичайним...