лу обох металів та їх електронних концентрацій потенціали вільних кінців будуть різні, і між металами виникне різниця потенціалів U. Якщо нагріти такий спай до іншої температури Т '(рис.3, б), то між вільними кінцями встановиться інше значення різниці потенціалів U.
Рис. 3
Поєднуючи вільні кінці однакових металів (як показано на рис.3 пунктиром), ми бачимо, що в замкнутій ланцюга з двох різнорідних металів виникає електрорушійна сила
,
якщо між спаями підтримується постійний перепад температур. Ця величина називається термоелектрорушійної силою (термоедс) і створює в замкнутому ланцюзі (рис. 4) постійний електричний струм.
Рис. 4.
Похідна
характеризує зростання термоедс для даної пари металів при нагріванні одного з спаїв на 1 ° і зазвичай дуже мала. Для пар залізо - мідь, залізо - константан, широко застосовуваних у техніці при вимірюванні температур, е1, 2 має порядок 50 мкв / град. Для високотемпературної пари платина-платинородієвий сплав цей коефіцієнт приблизно в 10 разів менше.
Вимірюючи величину термоедс, можна визначити різницю температур між спаями, поміщеними в різні резервуари. Для таких практичних застосувань підбирають термопари, у яких коефіцієнт е1, 2 в широкому інтервалі температур залишається практично постійним. У цьому випадку е. д. с. прямо пропорційна різниці температур гарячого і холодного спаїв:
е1, 2=const і.
Необхідно підкреслити принципову різницю між контактною різницею потенціалів і термоелектричними явищами. Контактні потенціали мають порівняно більшу величину (порядку декількох вольт) і характеризують електричне поле поза провідників між зовнішніми поверхнями останніх. Контактна різниця потенціалів є статичний ефект, що не зникаючий і при абсолютному нулі температури. На противагу цьому термоелектричні явища являють собою чисто кінетичні ефекти, які спостерігаються при наявності потоків тепла або заряду (тобто струму). Виникаючі при цьому різниці потенціалів за абсолютною величиною малі (частки милливольта). При абсолютному нулі кількість електронів n ', що обумовлюють ці ефекти, дорівнює нулю і всі термоелектричні явища зникають.
Сталість е1, 2 і лінійна залежність дотримуються далеко не завжди і не в усьому інтервалі температур. Для ряду систем з підвищенням температури гарячого спаю термоедс змінюється монотонно, спочатку зростає, а потім убуває і навіть переходить через нуль (точка інверсії). Крім того, величина термоедс (і коефіцієнта Пел'тье) чутлива до зовнішніх механічних впливів, що викривляє структуру металу і енергетичні рівні електронів. ?? Оетому вживані в техніці і для наукових досліджень термопари завжди потребують ретельної індивідуальної градуировке.
В електричних схемах і приладах завжди є спаї або контакти різних за своїм складом і обробці провідників. При коливаннях температури навколишнього середовища в цих місцях контактів виникають неконтрольовані блукаючі термоедс. Внаслідок малості цих термоедс вони зазвичай не позначаються на роботі приладів, але при дуже точних і тонких вимірах необхідно враховувати і запобігати можливість подібних впливів.
З іншого боку, термоедс має широке корисне практичне застосування, як простий електричний метод вимірювання температур. При подібні наміри за допомогою термопар або термоелементів одні ...
