nr
204
data
Wydział
WIiZ
Semestr
II
grupa A2
dr A.Głowacki
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
(
)
(
)
ε α
α
=
−
+
−
1
0
2
0
2
T
T
T
T
Współczynniki
α α
1
i
2
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
j
AT e
j
AT e
A
W
kT
B
W
kT
A
B
=
=
−
−
2
2
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 j
j
A
B
>
ze względu na wartości prac wyjścia
(
)
W
W
A
B
<
. Przewaga prądu j
A
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:
W
eV
W
A
k
B
+
=
Powyższe równanie odzwierciedla fakt, że elektrony opuszczające metal A muszą wykonać, oprócz pracy
wyjścia, pracę przeciwko różnicy potencjałów V
k
. Tę różnicę potencjałów, powstającą w wyniku zetknięcia
się dwóch przewodników, nazywamy napięciem kontaktowym. Jego wartość określona jest tylko przez
różnicę prac wyjścia obu metali
V
W
W
e
k
B
A
=
−
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.
