Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 3. Электричество" -> 198

Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 3. Электричество — М.: Наука , 1996. — 704 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit31996.pdf
Предыдущая << 1 .. 192 193 194 195 196 197 < 198 > 199 200 201 202 203 204 .. 280 >> Следующая

Если принять, что на каждый атом металла приходится один электрон проводимости, ТО ДЛЯ меди, например, ф 12 — ф(1 = =3,66 -10~15 n2/3^ 1 В. Поэтому внутренняя контактная разность потенциалов, по нашей оценке будет порядка нескольких десятых или сотых долей вольта, а в некоторых случаях и порядка вольта. Понятно, что такая оценка не может считаться точной, поскольку в ее основе лежит модель свободных электронов.
3. Чтобы выйти из металла, электрон, как известно, должен совершить некоторую работу выхода А. Она совершается в тонком поверхностном слое, в котором на электрон действуют силы, стремящиеся втянуть его в металл. Толщина этого поверхностного слоя 6 порядка нескольких атомных слоев. Заметив это, рассмотрим два металла, находящихся в непосредственном контакте между собой вдоль поверхности АВ (рис. 256). При наличии такого контакта разность потенциалов между внутренними точками обоих металлов
(104.3)
После подстановки численных значений получим
Фі2 — Фа = — 3,66-10-15КЛ-^л) (в вольтах).
§ 104]
КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ
479
Ф/2 — Ф/l имеет вполне определенное значение. Пусть, далее, между теми же металлами имеется зазор CD макроскопической ширины. Возьмем внутри зазора две точки 1' и 2', находящиеся в непосредственной близи от границ металлов СС' и DD’. Слова «в непосредственной близи» надо понимать в том смысле, что расстояние точки от границы металла больше толщины поверхностного слоя б, но одинакового с ней порядка. Потенциалы во внешних точках V и 2' обозначим соответственно через фе1 и фе2. Их разность фе2 — феї называется внешней контактной разностью потенциалов между металлами. Ее величину можно связать с работой выхода электрона из металла. Сделаем это в предположении, что металл находится при абсолютном нуле температуры. Тогда на границе СС' будем иметь
e<Pei — (eq>n + \ii) = A1, а на границе DD'
е(Ре2 ~~ (^Фі2 4" М^) = A$t
где и А2 — работы выхода на этих границах. Вычитая почленно и воспользовавшись соотношением (104.1), получим
ф«2 — ф«і = ~(^2 — Ai). (104.4)
Наличие внешней контактной разности потенциалов означает, что в зазоре между СС' и DD’, а также во внешнем пространстве между поверхностями контактирующих металлов существует электрическое поле, а сами поверхности заряжены электричеством.
Внешняя контактная разность потенциалов также подчиняется закону последовательных контактов Вольты. Действительно, образуем замкнутое кольцо из нескольких металлов (см. рис. 254), чтобы между соседними металлами были небольшие зазоры. Электродвижущая сила в таком кольце равна нулю, как это следует из закона сохранения энергии. Но ее можно представить в виде ^Афі + ^Афе, где суммирование ведется по всем контактам. Поскольку выше было доказано, что 2Дф,- = 0, то отсюда следует,
что и 2Дфе = 0.
4. Вольта доказал существование контактной разности потенциалов с помощью следующего классического опыта. На стержень электроскопа (рис. 257, а) был навинчен медный диск М, покрытый сверху тонким изолирующим слоем шеллака. На него был положен второй такой же цинковый диск N, снабженный изолирующей ручкой А. Образовавшийся конденсатор обладал довольно большой емкостью, так как слой шеллака был чрезвычайно тонок. Диски на короткое время соединялись медной проволокой В. Тогда между
в
Й7
С'г
/*
А
•/' г*
9і2
Л'
*2
а д
Рис. 256.
480
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КОНТАКТАХ
[ГЛ. VIII
JL
N
+ + + + +
М и N возникала контактная разность потенциалов порядка одного вольта, причем цинк заряжался положительно, а медь — отрицательно. Такая разность потенциалов, однако, слишком мала, чтобы листочки электроскопа заметно разошлись. Для ее обнаружения
удаляют соединяющую проволоку В и за изолирующую ручку А поднимают верхний диск N. Так как при этом заряд конденсатора не изменяется, а емкость уменьшается во много раз, то разность потенциалов увеличивается во столько же раз, и листочки электроскопа заметно расходятся (рис. 257, б).
5. Для измерения внешней контактной разности потенциалов применяется компенсационный метод. Пластинки из исследуемых материалов М и N (рис. 258) располагают параллельно на небольшом расстоянии друг от друга.
Одна из них закрепляется неподвижно, а другую при помощи соответствующего механического устройства заставляют колебаться с частотой в несколько десятков герц и амплитудой порядка долей миллиметра. Поскольку пластинки соединены между собой проводами измерительной схемы, устанавливаются контактная разность потенциалов ф и электрическое поле
ct)
Рис. 257.
между ними. На внутренней поверхности каждой пластинки появляется электрический заряд q — Сф, где С — емкость между пластинками, в цепи — переменный электрический ток q = ydC/dt, а на нагрузочном сопротивлении г — переменное напряжение rq = /-ф dCldt. Контактную разность потенциалов ф можно скомпенсировать напряжением противоположного знака от батареи.
§ 105]
термоэлектрический ток
481
Тогда ток через сопротивление г прекратится. Для констатации этого напряжение с нагрузочного сопротивления, усиленное усилителем, подают на осциллограф. Пока компенсации нет, осциллограф регистрирует колебания напряжения на нагрузочном сопро-\ тивлении. Меняя с помощью делителя напряжение от батареи, добиваются того, чтобы колебания прекратились. Тогда вольтметр укажет искомую контактную разность потенциалов.
Предыдущая << 1 .. 192 193 194 195 196 197 < 198 > 199 200 201 202 203 204 .. 280 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed