Страница:Радиофронт 1937 г. №13.djvu/47

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


А. Г. Ивахненко

В настоящее время термоэлемент почти не находит применения в практике радиолюбителей.

Это об'ясняется не столько ограниченными возможностями применения термоэлементов, сколько тем, что в нашей технической литературе имеются только отрывочные сведения о термопарах, а о выборе и применении тёрмопар данных еще меньше.

Цель настоящей статьи — восполнить в некоторой степени втот пробел и дать сведения, необходимые для самостоятельной конструкторской и экспериментальной работы радиолюбителей.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

Впервые явление термоэлектричества было открыто Зеебеком (1821 г.).

Он нашел, что при иагреве места спая двух разнородных металлов на их холодных концах появляется разность потенциалов.

Это явление и называется термоэффектом.

При термоэффекте имеет место непосредственное превращение тепловой энергии в электрическую. Но в электрическую энергию переходит только ничтожная часть тепла, и к. п. д. термоэлемента исчисляется долями процента. Интересно отметить, что к. п. д. фотоэлемента примерно того же порядка.

С точки зрения электронной теории, появление термоэлектродвижущей силы можно об'яснить следующей схемой: каждый металл можно представить себе состоящим из ионной кристаллической решетки, т. е. ионов металла, расположенных в определенном порядке; между ионами движутся слабо связанные с ними „свободные" электроны, образующие „электронный газ".

Электронный газ находится беспрерывно в хаотическом тепловом движении.

Тепловое движение совершают и ионы решетки, но эти движения несколько другого типа, — это колебания ионов вокруг положений равновесия.

С повышением температуры металла энергия теплового движения электронного газа возрастает. Однако вырваться из металла могут только электроны со значительной энергией, так как электрон, покидая металл, должен преодолеть силы, связывающие его е ионами металла („работа выхода").

При соприкосновеиии разнородных металлов с одинаковой температурой металл, в котором силы, связывающие электроны с ионами, больше, будет «пересасывать" электроны к себе. В результате в металлах установятся различные „давления" электронного газа.

Между металлами появится „контактная разность потенциалов", так как переход части электронов из одного металла в другой приведет к тому, что первый металл зарядится положительно, а второй отрицательно.

Однако использовать эту разность потенциалов для получения электрического тока невозможно, так как, пока температура всех точек одинакова, на концах этих металлов, противоположных месту спая, при замыкании цепи получается равная по величине и противоположная по направлению контактная разность потенциалов.

Но если оба спая находятся при одинаковых температурах, то на обоих спаях получается разница в давлениях электронного газа. В результате в цепи термоэлемента появляется электродвижущая сила, равная разности „контактных разностей потенциалов" нагретых и холодных концов термоэлемента.

ГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ТЕРМОЭЛЕМЕНТА

Перейдем к количественной стороне термоэффекта.

Термоэлектродвижущая сила тем больше, чем больше разность температур обоих спаев. Авенариус (1864 г.) нашел, что зависимость термовлектро- движущей силы от температур спаев может быть выражена формулой;

£ = *(/,-#,) + с(1

где /2 —температура нагретого спая в градуса^ С, /] „ холодных концов в градусах С,

Ь и с—постоянные.

Особенно удобно воспользоваться этой формулой, если представить ее в виде графика термоэлектрической способности.

Действительно, к выбору термопары можно подходить двояко.

1. Подбирать термопару, дающую при данной разности температур наибольшую Э. Д. е.

2. Для данной термопары выбрать наивыгодней- шую разность температур.

Ответ на эти вопросы дает график термоэлектрической способности, впервые предложенный В. Томсоном.

</£

Термоэлектрической способностью г металла относительно другого металла при данной температуре называют термоэлектродвижущую силу пары, состоящей из данных металлов, при температуре нагретого спая на 0,5° выше, а холодного—• на 0,5° ниже температуры t.