Контактные явления, контактная разность потенциалов
Мы помогаем студентам с дипломными, курсовыми, контрольными Узнать стоимость

Контактные явления, контактная разность потенциалов

    Работа выхода в металлах

    В металлах, согласно электронной теории проводимости, свободные электроны находятся в состоянии постоянного хаотичного теплового движения. Однако при нормальных температурах они не покидают металл. У поверхности металла существует задерживающее электрическое поле. Чтобы вылететь из металла электрон должен совершить работу по преодолению задерживающих сил. Эта работа называется работой выхода.

    Работа выхода

    Работа выхода - работа, которую должен совершить электрон, чтобы выйти из металла.

    Формула для работы выхода:

    A=eU,

    где e - заряд электрона, U - разность потенциалов между точками в металле и за пределами задерживающего слоя. 

    Работа выхода измеряется в электронвольтах.

    Электронвольт - внесистемная единица измерения, равная энергии, которую приобретает электрон при движении между двумя точками с разностью потенциалов в 1 Вольт.

    Как у поверхности металла образуется задерживающее поле?

    1. Вследствие теплового движения электроны с поверхности металла могут отрываться и образуют над поверхностью электронное облако.
    2. На местах покинувших металл электронов образуются положительные ионы. По закону Кулона, они стремяться вернуть покинувшие металл электроны обратно.

    В результате у поверхности металла образуется двойной электрический слой.

    контактные явления

    В вакууме за пределами задерживающего слоя поле отсутствует, поэтому формула для работы выхода запишется в виде:

    A=eφ,

    где φ - потенциал выхода, равный потенциалу поля внутри металла.

    Контактная разность потенциалов

    Явление контактной разности потенциалов в 1797 году открыл Алессандро Вольта (1745 -1827).

    Контактная разность потенциалов

    Контактная разность потенциалов - разность потенциалов, которая возникает при контакте поверхностей двух разных металлов. 

    1. Разность потенциалов, возникающая при контакте двух разных металлов, зависит от их химического состава и температуры.
    2. Если цепь составлена из нескольких разных проводников при одинаковой температуре, контактная разность потенциалов определяется только контактной разностью между крайними проводниками. 

    Причины возникновения контактной разности потенциалов:

    1. Разная работа выхода для разных металлов.
    2. Разная концентрация свободных электронов в разных металлах.

    Схематически рассмотрим контакт двух металлов. Пусть у металла 1 работа выхода больше, чем у металла 2, и в металле 1 концентрация свободных электронов больше.

    контактная разность потенциалов

    Между точками a и b, лежащими рядом с поверхностью, но не принадлежащими проводнику, возникает внешняя контактная разность потенциалов. 

    Электроны диффундируют из одного металла в другой, при этом из металла 1 в металл 2 уходит больше электронов, так как n1>n2. В результате металл 1 приобретает положительный, а металл 2 - отрицательный заряд. Возникшая разность потенциалов называется внутренней контактной разностью потенциалов.

    Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
    Средняя оценка статьи
    4,9 из 5 (8 голосов)