Mühazirə №23 Kontakt potensiallar fərqi. Volta qanunları

- -

Mühazirə № 23
Kontakt potensiallar fərqi.Volta qanunları
Keçirici elektronlar metal daxilində tarazlı istilik hərəkətində iştirak edirlər. Onların sürətlərinin müəyyən paylanma qanununa (Maksvel paylanması) tabe olması imkan verir ki, kinetik enerjisi böyük olan elektronlar metalı tərk edərək vakuuma çıxsınlar. Metalın səthinə yaxın yerləşən sərbəst yüklü ionlar, sərbəst elektronların metal səthindən sonrakı çıxışlarına imkan verməməyə çalışır. Deməli elektronlar metalı tərk edərkən, onların metalı tərk etməsinə mane olan qüvvələrə qarşı müəyyən qədər iş görür ki, bu da elektronun metaldan çıxış işi adlanır. Bu iş elektronun kinetik enerjisi hesabına görülür. Çıxış işinin qiyməti metalın kimyəvi tərkibindən,səthinin təmizliyindən asılıdır.

Təcrübələr göstərir ki, çıxış işləri müxtəlif olan iki metal bir-birinə toxunduqda, sabit temperaturda onlardan biri müsbət digəri isə mənfi yüklənir, yəni onlar arasında kontakt onlar potensiallar fərqi yaranır. Birinci metaldan elektronun çıxış işi , ikinci metaldan çıxış işi olarsa, şərti daxilində ikinci metal müsbət, birinci metal isə mənfi yüklənəcək.(). Yaranan xarici toxunma potensiallar fərqinin qiyməti

(1)

bərabər olar.

Bundan əlavə toxunan metallarda sərbəst elektronların konsentrasiyasının müxtəlif olması gfjkfjhl daxili potensiallar fərqinin yaranmasına səbəb olur. Konsentrasiyaların fərqi nəticəsində yaranan toxunma potensiallar fərqi

(2)

ifadəsinə görə təyin olunar.

Onda hər iki səbəb nəticəsində yaranan toxunma potensiallar fərqi

(3)

Toxunma hadisəsi Volta tərəfindən öyrənilmişdir. O, bu hadisəyə aid iki qanun müəyyən etmişdir.

1. 
   iki müxtəlif metalı bir-birinə toxundurduqda onlar arasında meydana çıxan toxunma (kontakt) potensuiallar fərqi həmin metalların kimyəvi tərkibindən asılıdır.
   
2. 
   Eyni temperaturda olan bir neçə müxtəlif metalı bir-birinə ardıcıl olaraq toxundursaq, meydana çıxan toxunma potensialllar fərqi yalnız kənar metalların kimyəvi tərkibindən asılı olacaq.
   

Məsələn, konsentrasiyalı , , və olan dörd müxtəlif metalı bir-birinə toxundursaq, yaranan daxili toxunma potensiallar fərqi

(4)

Qeyd etmək lazımdır ki, daxili toxunma potensiallar fərqi metalların toxunma sahəsində qalınlığı olan zolaqda yaranır. Bu laydan diffuziya edən elektronların sayı metalın səthində olan elektronların sayınını 2% təşkil edir. Bu cüzi dəyişmə toxunma sahəsinin keçiriciliyini praktiki olaraq dəyişdirmir. Deməli toxunma sahəsində metalın keçiriciliyi onun daxilindəki keçiricilikdən demək olar ki, fərqlənmir.

Termoelektrik hadisələri

Voltanın ikinci qanununa görə,bir neçə ardıcıl birləşdirilmiş metalların toxunmasından alınmış qapalı dövrədə, sabit temperaturda, elektrik hərəkət qüvvəsi yaranmır, yəni dövrədən cərəyan axmır. Toxunma nöqtələrinin temperaturlarının müxtəlif olması dövrədən elektrik cərəyanının axmasına səbəb olur. Bu cərəyan termoelektrik cərəyanı adlanır.

Alman alimi Zeebek müəyyən etmişdir ki, müxtəlif metalların ardıcıl toxunmasından alınmış qapalı dövrədə, toxunma yerlərinin temperaturu müxtəlif olarsa, dövrədən cərəyan axır. Bu hadisəyə termoelektrik hadisəsi, cərəyana termoelektrik cərəyanı deyilir.

Fərz edək ki, iki müxtəlif naqil şəkildə göstərilən formada oxunularaq qapalı dövrə yaradıblar.Toxunma sahəsində temperatur uyğun olaraq və olsun. Dövrədə yaranan elektrik hərəkət qüvvəsi, toxunma yerlərində meydana çıxan potensial sıçrayışlarının cəbri cəminə bərabər olacaqdır, yəni f (5) Burada

Səkil 1

və - birinci və ikinci metalda olan sərbəst elektronların konsentrasiyasıdır. Axırıncı ifadələri (5) düsturunda yerinə yazsaq, e.h.q üçün

(6)

ifadəsini alarıq.

Burada verilmiş metallar üçün sabit olan kəmiyyəti işarə etsək, onda

(7) alarıq.

Axırıncı ifadədən görünür ki, termoelektrik elektrik hərəkət qüvvəsinin qiyməti, toxunma sahələrinin temperaturlar fərqindən asılıdır.

Zeebek effektivindən istifadə edərək temperaturu ölçmək üçün istifadə olunan cihazlar-termocütlər hazırlanır. Bundan əlavə yarımkeçiricilərdə Zeebek effektinin öyrənilməsi termoelementlərin yaradılmasına səbəb olmuşdur. Termoelementlər vasitəsilə istilik enerjisi elektrik enerjisinə çevrilir. Cərəyanın sabit qalması üçün toxunma sahəsindəki temperaturların fərqi sabit qalmalıdır.

Fransız alimi Pelte´ müəyyən etmişdir ki, iki müxtəlif metalın toxunma sahəsindən elektrik cərəyanı axarsa, cərəyanın axma istiqamətindən asılı olaraq Coul istiliyi ilə yanaşı , əlavə istilik miqdarı ayrılır və ya udulur.

Qeyd etmək lazımdır ki, dövrənin bir toxunma hissəsində ayrılan istilik miqdarı başqa toxunma nöqtəsində udulan istilik miqdarına bərabər olur.

Ayrılan və ya udulan Pelte´ istiliyi

(8)

Ifadəsinə əsasən müəyyən olunar. Purada -mütənasiblik əmsalıdır.Ona Pelte´ əmsalı deyilir. Pelte´əmsalı ilə Zeebek əmsalı arasında termodinamika qanunları əsasında müəyyən olunmuş

(9)

ılaqəsi vardır.

(8) ifadəsindən görünür ki, Pelte´ istiliyi naqilin müqavimətindən asılı olmayıb, elektrik cərəyanının birinci dərəcəsi ilə mütənasibdir.

Pelte´ effektlikinin yaranmasını belə izah etmək olar:

Xarici elektrik sahəsinin istiqaməti toxunma sahəsində toxunma potensial fərqi ilə eyni istiqamətdə olarsa, yükdaşıyıcılar əlavə enerji almış olurlar. Kristal qəfəsinin düyün nöqtələri ilə toxunlaşdıqda bu artıq enerji ona verilir, yəni bu toxunma sahəsi qızar. Onda digər toxunma sahəsində elekrik sahələrinin istiqaməti əks olduğuna görə, yük daşıyıcıların enerjisi azalır və nəticədə toxunma sahəsi soyuyur. Pelte´ effektindən kiçik həcmli yarımkeçirici soyuducuların hazırlanmasında istifadə olunur.

Termoelektrik hadisələrini tədqiq edərkən Tomson müəyyən etmişdir ki, bircins naqil boyunca temperatur qradiyenti yaradılarsa, naqildən axan cərəyanın istiqamətindən asılı olaraq əlavə istilik miqdarı ayrılır və ya udulur.Bu hadisəyə Tomson effekti deyilir.

Doğrudan da, naqilin qızmış hissəsindən hərəkət edən elektronların temperaturu yüksək olduğu üçün onların kinetik enerjisi də çox olar.kristalın düyün nöqtələri ilə toqquşduqda Coul-Lens istiliyindən əlavə müəyyən qədər artıq istilik kristal qəfəsinə verilir., yəni naqilin bu hissəsi daha çox qızır. Onda soyuq hissədən isti hissəyə hərəkət edən elektronların enerjisi müəyyən qədər az olduğundan onların kristal qəfəsinə verdikləri enerji də az olur, yəni bu sahənin temperaturu azalır.

Azərbaycan Dövlət Neft Akademiyası Fizika kafedrası

Mühazirə № 23 Mühazirətçi-dosent: Akif Ağayev