Термоэлектрлік құбылыс

Енді тү йісу потенциалдар айырымы электр қ озғ аушы кү шке себепті бола ала ма, соны қ арастырайық. Егер ә ртү рлі металдан тұ йық тізбек жасап, оғ ан

сезімтал гальванометр жалғ астырсақ, онда оның тілшесі ауытқ ымайды. Бұ л тізбекте электр қ озғ аушы кү штің жоқ екендігін білдіреді.

Демек, жанасатын металдардың температурасы бірдей болғ ан кезде, тү йісу потенциалдар айырымы, электр қ озғ аушы кү ш жасай алмайды.

Бұ л қ орытындығ а басқ аша жолмен де келуге болады. В жә не Д нү ктелерінде тү йіскен, екі А жә не Б металдан тұ ратын тұ йық тізбекті қ арастырайық (6-сур.). Егер А металы жанасқ ан кезде теріс, ал Б – оң

6-сур.

зарядталса, онда тү йісу потенциалдар айырымы электрондарды Д тү йісуде сағ ат тілінің бағ ытымен, ал В тү йісуде сағ ат тілінің бағ ытына қ арама-қ арсы орын ауыстырады. В жә не Д тү йісі потенциалдар айырымы бірдей болып жә не қ арама-қ арсы бағ ытталғ андық тан, ешқ андай ток жү рмейді.

Егер В жә не Д тү йісулерде температуралар ә ртү рлі болса, онда бұ л кө рініс ө згереді. Д нү ктесіндегі температураның артуы, Д тү йісу арқ ылы Б-дан А-ғ а қ арай электрондардың қ осымша ауысуына алып келеді. Бұ л жерде А металының Д ұ шында электрондардың концентрациясы, В ұ шына салыстырғ анда артық болады да, электрондар А металында Д-дан В-ғ а қ арай бағ ытта орын ауыстырады. Бұ л А металының В ұ шында электрондардың тығ ыздығ ының артуына алып келеді, ал Д ұ шында электрондардың тығ ыздығ ының кемуіне алып келеді. Сонда Б металында электрондар В-дан Д-ғ а қ арай орын ауыстыра бастайды. Бұ л В тү йісуіндегі динамикалық тепе-тең дікті бұ зады, ө йткені В тү йісу тө ң ірегінде А металындағ ы электрондардың тығ ыздығ ы артады, ал Б металда – кемиді. Бұ л кезде электронда В тү йісу арқ ылы А-дан Б-ғ а қ арай ө те бастайды.

Сонымен, егер ә ртү рлі металдардың тү йісулер температуралары бірдей болмаса, онда оларда электрондардың бағ ытталынғ ан қ озғ алысы пайда болады, яғ ни мұ ндай тізбекте ток жү реді. Бұ л тізбекте электр зарядтарына энергия беретін электр қ озғ аушы кү ші пайда болатындығ ын кө рсетеді. Бұ л жағ дайда, электр энергиясы Д тү йісудегі металдарды қ ыздыруғ а жұ мсалынғ ан энергияның есебінен алынады.

Ә ртү рлі металдардан қ ұ растырылғ ан, олардың тү йісулерінде ә ртү рлі температура болғ анда тізбекте пайда болатын электр қ озғ аушы кү шін, термоэлектрлік қ озғ аушы кү ш деп атайды. Термоэлектрлік қ озғ аушы кү шінің шамасы жанасушы металдардың тегіне жә не олардың тү йісулерінің температуралар айырымына байланысты. Тә жірибенің кө рсетуі бойынша, ол кө рсетілген температуралар айырымына пропорционал.

Кейбір жағ дайларда бұ л ережеден ауытқ улар байқ алады, мұ ны температура аса жоғ арылағ анда электрондардың тығ ыздығ ының ө згеруімен тү сіндіруге болады. Термоэлектрлік қ озғ аушы кү штің шамасы ө те аз, ә ртекті металдардың бірігу температураларының айырымы бір градус болғ анда вольттың бірнеше жү з-мың дағ ан бө лігі шамасына жетеді.

Екі ә ртекті металдардың ұ штары дә некерлеп жалғ асқ ан жә не жылу берудің есебінен электр энергиясын жасаушы аспапты термопара, немесе термоэлемент деп атайды. Термопара электр энергиясының кө зі болып саналады. Сыртқ ы тізбекті бұ л ток кө зіне жалғ астыру ү шін металдарды бір нү ктесінде ү зеді, оның бос ұ штары полюстерге айналады. Кейде металдардың ұ штарының бір жұ бын ғ ана дә некерлейді, ал екінші ұ шын бос қ алдырады. Сонда металдардың бос ұ штары полюстер болып шығ ады (7-сур.).

7-сур.