Thema. Problemen met "Constante elektrische stroom" oplossen.
Overweeg methoden voor het oplossen van problemen met het gebruik van de wet van Ohm in DC-circuits;
Toon voorbeelden van de toepassing van de Kirchhoff-regels voor de berekening van complexe vertakte DC-circuits.
Loopbaan
In de loop van de les, is het noodzakelijk om een aantal kwalitatieve problemen te overwegen en vervolgens verschillende berekende problemen op te lossen naarmate hun complexiteit toeneemt.
Bij het oplossen van problemen met de wetten van gelijkstroom, moet u een elektrisch circuit tekenen en analyseren hoe de weerstanden, stroombronnen en condensatoren zijn aangesloten. Als de punten van het circuit dezelfde potentialen hebben, kunnen ze met elkaar worden verbonden.
Bereken vervolgens de weerstand van afzonderlijke secties van het circuit of de impedantie van het circuit en gebruik de wet van Ohm voor secties van het circuit of een gesloten circuit. Als een condensator in het DC-circuit is ingeschakeld, stroomt er geen stroom door. Als een weerstand parallel is aangesloten op de condensator, is de spanning over de weerstand en de condensator hetzelfde.
De berekening van complexe vertakte ketens wordt uitgevoerd volgens de Kirchhoff-regels. Om dit te doen, kies willekeurig de richting van de stroom in alle delen van het circuit. Ze breken een complexe keten in eenvoudige gesloten circuits, kiezen willekeurig de richtingen van het doorlopen van circuits.
Vorm een systeem van vergelijkingen in overeenstemming met de Kirchhoff-regels, rekening houdend met de regels voor het kiezen van de tekens "plus" en "minus".
Problemen oplossen bij de omzetting van elektrische energie in thermisch en mechanisch gebruik van de wet van behoud en transformatie van energie.
Kwalitatieve taken
1. Een naakte draadbundel bestaande uit zeven en een halve windingen wordt uitgerekt tussen twee spijkers die in de plank zijn gehamerd, waaraan de uiteinden van de draad zijn bevestigd. Nadat ze apparaten op de nagels hadden aangesloten, maten ze de weerstand van de ketting tussen de nagels. Bepaal hoe vaak deze weerstand zal veranderen als u de streng afwikkelt, waarbij de uiteinden aan de nagels worden bevestigd.
2. Vijf identieke weerstanden worden opgenomen volgens het schema getoond in Fig. 1. Hoe zal de gloed van de rechter bovenste helix veranderen als je de sleutel K sluit?
3. Kunnen stromen van een lager potentieel naar een hoger potentieel stromen?
4. De tramkabel brak en ligt op de grond. Een persoon in een geleidende schoen kan alleen in kleine stappen naar hem toe lopen. Het is gevaarlijk om grote stappen te zetten. Waarom?
5. Om de lamp in het netwerk aan te zetten, waarvan de spanning hoger is dan de spanning waarvoor de lamp is ontworpen, kunt u een van de diagrammen gebruiken die in Afb. 2. Welke van deze schema's hebben een hoger rendement als in beide gevallen de lamp in de normale modus is ingeschakeld?
6. In Fig. 3 toont twee schema's voor het meten van weerstand. Welke van hen verdient de voorkeur wanneer de gemeten weerstand: a) groot is; b) een beetje?
7. Twee lampen met weerstand op volle temperatuur r en R, en R\u003e r , verbinden met een bron van elektromotorische kracht. Beide lampen hebben wolfraamvezels. Welke van de lampen brandt helder als ze in serie zijn aangesloten? Met parallelle verbinding?
8. De slinger van kerstboomlantaarns bestaat uit 40 lampjes die in serie zijn geschakeld en worden gevoed vanuit het stadsnetwerk. Nadat één gloeilamp was doorgebrand, werden de resterende 39 gloeilampen opnieuw in serie verbonden en verbonden met het stadsstroomnetwerk. In welk geval de kamer helderder zal zijn: wanneer 40 lichten aan waren of 39?
9. Welke voltmeterwaarde is groter (fig. 4)? Waarom?
10. De stroom loopt door de staaldraad, die enigszins verwarmd is. Als een deel van de draad wordt afgekoeld door hem onder te dompelen in water, wordt het andere deel meer opgewarmd. Waarom? (Het potentiaalverschil aan de uiteinden van de draad wordt constant gehouden).
11. Twee staaldraden van dezelfde lengte, maar van verschillende doorsnede, zijn parallel met elkaar verbonden en zijn opgenomen in het elektrisch veldnetwerk. In welke van hen krijgt meer warmte toegewezen?
Voorbeelden van het oplossen van computerproblemen
Taak 1. Door koperdraad sectie S = 1 mm 2 stroom vloeit met geweld ik = 10 mA. Vind de gemiddelde snelheid van de geordende beweging van elektronen langs de geleider, als we aannemen dat er voor elk koperatoom één geleidingselektron is. Molaire massa van koper Een = 63,6 g / mol, koperdichtheid = 8,9 g / cm3.
oplossing:
De stroom in de geleider is gelijk aan de lading die per tijdseenheid door de dwarsdoorsnede van de geleider loopt
waarin n - elektronenconcentratie q - de lading van één elektron, v - de gemiddelde snelheid van een geordende beweging, S - de dwarsdoorsnede van de geleider. Uit (1) verkrijgen we de volgende uitdrukking voor de gemiddelde snelheid van de geordende beweging van elektronen:
Omdat er voor elk koperatoom één geleidingselektron is, zal de concentratie van geleidingselektronen gelijk zijn aan de concentratie van koperatomen. Dientengevolge zal de concentratie van geleidingselektronen gerelateerd zijn aan de dichtheid van koper door de verhouding
waarin m - massa van één atoom.
hier N a - Avogadro-nummer. Vervanging (4) in (3), we krijgen:
Dan zal de snelheid van de geordende beweging van elektronen er als volgt uitzien:
te beantwoorden:
Taak 2. In het diagram getoond in Fig. 5, bepaal de sterkte van de stroom die door de batterij stroomt op het eerste moment nadat de sleutel is gesloten K; na een lange tijd. De parameters van de circuitelementen en de interne weerstand van de bron r beschouwd als gegeven.
oplossing:
Op het eerste moment worden de condensatoren niet opgeladen en de stroom in het circuit, volgens de wet van Ohm, is gelijk aan
In stabiele toestand stroomt stroom door weerstanden. R 1 en R 3, en de huidige sterkte zal gelijk zijn aan
te beantwoorden: 
Taak 3. Wat de ampèremeter zal weergeven in de schakeling die wordt weergegeven in Afb. 6?
oplossing:
Zoek de stroom door de bron. We nemen aan dat de weerstand van de ampèremeter erg klein is. Vervolgens kan het elektrisch circuit opnieuw getekend worden zoals in Afb. 7. Daarna is het gemakkelijk om de weerstand van het hele circuit te vinden. weerstand R 1 en R 3 zijn parallel verbonden, dus de weerstand van de plot De zon zal gelijk zijn
Totale weerstand van het circuit dat weerstand bevat R 1 , R 2 en R 3 is gelijk aan
Vervolgens wordt de totale weerstand van het gehele circuit als volgt bepaald:
De stroom die door de bron stroomt, volgens de wet van Ohm voor een volledig circuit, zal gelijk zijn
waar is de elektromotorische kracht van de huidige bron.
Zoals te zien is op fig. 6, de stroom die door de bron vloeit is gelijk aan de som van de stromen die door de weerstand stromen R 1 en ampèremeter ik A:
Keer terug naar rijst. 7. Sinds R 123 = R 4, dan op het punt Een stroom ik 0 is verdeeld in twee gelijke delen. Door weerstand R 2 zal de huidige kracht gaan gebruiken ik 2 = 2A. Op het punt de stroom ik 2 opnieuw gelijk verdeeld tussen weerstanden R 1 en R 3 en via een weerstand R 1 stroom gaat met geweld ik 1 = 1A.
Op het punt C kan schrijven ik 0 = ik 1 + ik A. Vanaf hier
te beantwoorden:
Taak 4. Het elektrische circuit getoond in Fig. 8. Voltmeter parallel verbonden met de weerstand met weerstand R 1 = 0,4 ohm, shows U 1 = 34,8 V. De spanning op de klemmen van de stroombron wordt constant gehouden en is gelijk aan U = 100 V. Zoek de verhouding van de stroom door de voltmeter naar de stroom door de weerstand met weerstand R 2 = 0,6 ohm.
oplossing:
De spanning over de weerstand R 2 is gelijk aan U - U 1, en de stroom die door deze weerstand vloeit, volgens de wet van Ohm voor een homogeen deel van het circuit,
waarbij I 1 de stroom is die met weerstand door de weerstand vloeit R 1 en ik V is de stroom door de voltmeter. Vanaf hier
te beantwoorden: 
Taak 5. Verschillende stroombronnen zijn aangesloten zoals getoond in Fig. 9. Wat zijn de indicaties van de ideale ampèremeter en voltmeter in het circuit? De weerstand van de aansluitdraden wordt verwaarloosd.
oplossing:
Case 1. We geloven dat alle bronnen hetzelfde zijn, dat wil zeggen, ze hebben dezelfde elektromotorische kracht en interne weerstand r. Laat het aantal bronnen zijn n. Vervolgens, met behulp van de wet van Ohm voor een gesloten circuit, krijgen we:
Dit is de waarde van de ampèremeter. Uit de wet van Ohm voor een niet-uniform deel van het circuit volgt dat de voltmeter zal zijn
Case 2. Alle bronnen zijn anders. Dan zal de ampèremeter de stroom tonen
Het is duidelijk dat de voltmeter in dit geval leest
te beantwoorden: als alle huidige bronnen hetzelfde zijn, dan 
als de elektromotorische krachten van de stroombronnen anders zijn, dan 
Taak 6. Zoek de condensatorspanning over condensatoren. C 1 en C 2 in het circuit getoond in Fig. 10, als bekend is dat tijdens een kortsluiting de stroom die door de bron passeert, toeneemt n tijd. C 1 , C 2 zijn bekend.
oplossing:
De spanning over een weerstand die parallel is aangesloten op de condensatoren,
waarin U 1 en U 2 - spanning op de eerste en tweede condensatoren, respectievelijk. Condensatoren zijn in serie geschakeld, daarom zullen de ladingen op hen hetzelfde zijn.
Door de vergelijking (5) en (6) op te lossen, krijgen we:
(7)
Er stroomt geen stroom door condensatoren, daarom is de wet van Ohm voor het betreffende circuit geschreven als:
waarin r - interne weerstand van de bron, ik - de stroom die door de bron en de weerstand vloeit. De spanningsval over de weerstand, volgens de wet van Ohm voor een homogene sectie van het circuit,
Kortsluitstroom komt overeen met R = 0, d.w.z.
Volgens de toestand van het probleem
De waarde vervangen ik en ik 0 in de laatste relatie krijgen we:
Vanaf hier R = r(n -1). De waarde vervangen R in (8), krijgen we
Na het vervangen van I in (9) krijgen we:
De gevonden waarde substitueren U in (7), krijgen we:
te beantwoorden:
Taak 7. Een vloeibaar diëlektricum wordt geplaatst tussen de platen van een platte condensator (figuur 11) Het vloeistofniveau stijgt gelijkmatig met elke seconde. h. De platen zijn in serie verbonden met een constante stroombron, waarvan de elektromotorische kracht en weerstand R. Bepaal de stroom in het circuit. Plaat breedte lde afstand tussen hen ddiëlektrische constante van diëlektricum.
oplossing:
Op elk tijdstip kan een condensator gedeeltelijk gevuld met een vloeistof worden beschouwd als een combinatie van twee condensatoren, lucht en gevuld met vloeistof, parallel verbonden. De capaciteit van parallel geschakelde condensatoren is gelijk aan de som van hun condensatoren. Voor elk tweede deel van de plaathoogte h vrijgegeven van diëlektrisch. Dit leidt tot een verandering van de capaciteit
(10)
De lading stroomt dan van de platen van de condensator en er stroomt een stroom in het circuit, waarvan de kracht
Aangezien de spanning tussen de condensatorplaten niet verandert, is de ladingsverandering op de condensatorplaten per tijdseenheid gelijk aan
(12)
Dan na vervanging in (12) krijgen we:
dat wil zeggen dat de stroom in het circuit gelijk zal zijn
(13)
De spanning op de condensatorplaten is te vinden in de wet van Ohm voor een compleet circuit.
De waarde vervangen U in (13), krijgen we voor de huidige sterkte de volgende uitdrukking:
te beantwoorden:
Taak 8. In het diagram in Fig. 12 1 = 2 V, 2 = 4 V, 3 = 6 V, R 1 = 4 ohm, R 2 = 6 ohm, R 3 = 8 ohm. Vind de kracht van de stroom in alle gebieden.
oplossing:
We gebruiken de regels van Kirchhoff. Stel de richting van de stromingen in ik 1 , ik 2 , ik 3. Kies als onafhankelijke circuits een grote lus met stroombronnen 1 en 3 en een kleine lus met stroombronnen 1 en 2. We gaan rond de contouren met de klok mee (Fig. 13). Dan kunt u het volgende systeem van vergelijkingen maken:
Door het systeem van vergelijkingen voor stromingen op te lossen, verkrijgen we de volgende waarden:
Minteken betekent stroom ik 1 stroomt in de tegenovergestelde richting van de geselecteerde richting.
te beantwoorden: 
Taak 9. Batterij elektromotorische kracht = 16 V, interne weerstand r = 3 ohm. Zoek de weerstand van het externe deel van het circuit, als bekend is dat het vermogen vrijgeeft P = 16W. Bepaal de efficiëntie batterij.
oplossing:
Als de externe weerstand is R, het wijst nuttige kracht toe P = I 2 R. De sterkte van de stroom in het circuit is te vinden in de wet van Ohm voor het volledige circuit:
De laatste expressie kan worden herschreven als een kwadratische vergelijking met een onbekende R:
De oplossing voor deze vergelijking is:
We substitueren de resulterende oplossingsnummers R 1 = 1 ohm; R 2 = 9 ohm. Deze twee weerstandswaarden komen overeen met de efficiëntie:
te beantwoorden:
Taak 10. Via twee in serie geschakelde geleiders met dezelfde doorsnede Smaar verschillende specifieke weerstanden 1 en 2 (2\u003e 1), de stroom vloeit met geweld ik (Fig. 14). Bepaal het teken en de grootte van de ladingsdichtheid aan het oppervlak die optreedt op het grensvlak van de geleiders.
oplossing:
We gebruiken de Gauss-stelling voor elektrische velden. Als een willekeurig gesloten oppervlak waardoor we de flux van de elektrische veldintensiteitsvector berekenen, kiezen we een cilindrisch oppervlak waarvan het laterale oppervlak samenvalt met het oppervlak van de geleider (figuur 15). De vectoren van de elektrische veldsterkte in de geleider zijn evenwijdig aan het zijoppervlak van de cilinder, daarom dragen alleen stromen door de bases van het cilindrische oppervlak bij tot de intensiteitsvectorstroming. Omdat elke geleider elektrisch neutraal is, wordt in dit oppervlak alleen de lading niet gecompenseerd. q op het grensvlak van de geleiders. Daarom is de Gauss-stelling als volgt geschreven: 
2. Een batterij bestaande uit twee identieke elementen parallel verbonden met elektromotorische krachten = 2 V wordt gesloten door een weerstand waarvan de weerstand R = 1,4 ohm (Fig. 16). Interne weerstand van elementen r 1 = 1 ohm en r 2 = 1,5 ohm. Vind de stromingen ik 1 , ik 2 , ikstroomt in het circuit.
te beantwoorden:
3. Twee consumenten waarvan de weerstanden zijn R 1 en R 2, zijn voor de eerste keer parallel verbonden met het DC-netwerk en de tweede - in serie. In welk geval zal het stroomverbruik van het netwerk groter zijn?
te beantwoorden:
4. De weerstand en de condensator zijn in serie verbonden met een bron van elektromotorische kracht, terwijl de lading op de condensatorplaten q 1 = 610 -4 Cl. Als de weerstand en de condensator parallel zijn aangesloten op de bron van de elektromotorische kracht, dan is de lading op de condensatorplaten q. Hoeveel warmte wordt er met weerstand aan de weerstand afgegeven R na het sluiten van de sleutel K? De interne weerstand van de bron wordt verwaarloosd.
te beantwoorden:
8. Zoek het totale elektronmomentum in de draadlengte l = 1000 m waardoor stroom vloeit ik = 70 A.
te beantwoorden:
9. Hoe vaak moet de extra weerstand (shunt) groter zijn dan de weerstand van de voltmeter, zodat deze voltmeter het mogelijk maakt om de spanning te meten in n = 10 keer meer dan waarvoor het is ontworpen?
te beantwoorden: in (n - 1) tijd.
10. Elektronenbundel passeert het versnellen van het potentiaalverschil U = 1000 V en valt op een metalen plaat volledig op. In dit geval geeft de micrometer die is aangesloten tussen de plaat en de "aarde" de stroom weer ik = 10 -3 A (fig. 20). Bepaal de temperatuur van de metalen plaat nadat deze de elektronenbundel absorbeert, als de begintemperatuur van de plaat was T 0 = 300 K. De warmtecapaciteit van de metalen plaat C = 10 J / K, bundelduur t = 100 c. Om aan te nemen dat alle warmte die vrijkomt in de plaat gaat verhitten.
te beantwoorden: 
1. Boutiques E.I., Kondratiev A.S. Physics. T. 2. Electrodynamica. - M.: Fizmatlit: Laboratorium voor basiskennis; SPb.: Nevsky dialect, 2001. - blz. 11-82.
2. Belolipetsky S.N., Erkovich OS, Kazakovtseva V.A. en anderen. Questbook on physics. - M.: Fizmatlit, 2005. - blz. 123-142.
3. Gotovtsev V.V. De beste taken in elektriciteit. - M; Rostov n / D: Publishing Center "Mart", 2004. - blz. 59-116.
\u003e\u003e Fysica: elektronische geleidbaarheid van metalen
Laten we beginnen met metalen geleiders. De stroomspanningskarakteristiek van deze geleiders is ons bekend, maar tot nu toe is er niets gezegd over de verklaring ervan vanuit het oogpunt van de moleculaire kinetische theorie.
Dragers van vrije ladingen in metalen zijn elektronen. Hun concentratie is hoog - ongeveer 10 28 1 / m 3. Deze elektronen zijn betrokken bij willekeurige thermische beweging. Onder de werking van een elektrisch veld beginnen ze op een ordentelijke manier te bewegen met een gemiddelde snelheid in de orde van grootte van 10-4 m / s.
Experimenteel bewijs van het bestaan van vrije elektronen in metalen. Experimenteel bewijs dat de geleidbaarheid van metalen het gevolg is van de beweging van vrije elektronen is gegeven in de experimenten van LI Mandelstam en ND Papaleksi (1913), B. Stewart en R. Tolman (1916). Het schema van deze experimenten is als volgt.
De spoel is gewonden op een draad, waarvan de einden zijn gesoldeerd aan twee metalen schijven, geïsoleerd van elkaar ( ris.16.1). Een galvanometer is verbonden met de uiteinden van de schijven met behulp van schuifcontacten.
De spoel wordt in snelle rotatie gebracht en vervolgens abrupt gestopt. Nadat de spoel abrupt stopt, bewegen de vrij geladen deeltjes gedurende enige tijd ten opzichte van de geleider door traagheid en daarom ontstaat een elektrische stroom in de spoel. De stroom bestaat voor een onbetekenende tijd, vanwege de weerstand van de geleider, de geladen deeltjes vertragen en de ordelijke beweging van de deeltjes die de stroom vormen stopt.
De richting van de stroom in dit experiment suggereert dat het wordt gecreëerd door de beweging van negatief geladen deeltjes. De lading die in dit geval wordt overgedragen is evenredig met de verhouding van de lading van de deeltjes die de stroom tot hun massa creëert, d.w.z. | q | / m. Daarom was het, door het meten van de lading die door de galvanometer passeert gedurende het bestaan van een stroom in het circuit, mogelijk om deze verhouding te bepalen. Het bleek 1,8 10 11 C / kg te zijn. Deze waarde viel samen met de verhouding van de elektronenlading tot zijn massa e / meerder gevonden uit andere ervaringen.
De beweging van elektronen in het metaal. Elektronen die onder invloed van de kracht op hen werken vanuit het elektrische veld, krijgen een bepaalde snelheid van geordende beweging. Deze snelheid neemt niet verder toe met de tijd, omdat, door botsen met de ionen van het kristalrooster, de elektronen hun richtingsbeweging verliezen, en dan weer onder de werking van een elektrisch veld beginnen ze richting te bewegen. Als gevolg hiervan is de gemiddelde snelheid van de geordende beweging van elektronen evenredig met de elektrische veldsterkte in de geleider. v ~ E en, daarom, het potentiaalverschil aan de uiteinden van de geleider, sinds 
waarin l - geleiderlengte.
De sterkte van de stroom in de geleider is evenredig met de snelheid van de geordende beweging van de deeltjes (zie formule (15.2)). Daarom kunnen we zeggen dat de huidige sterkte evenredig is met het potentiaalverschil aan de uiteinden van de geleider: ik~U. Dit is het kwalitatieve verklaring van de wet van Ohm gebaseerd op de elektronische theorie van de geleidbaarheid van metalen.
Het is onmogelijk om een bevredigende kwantitatieve theorie te construeren van de beweging van elektronen in een metaal gebaseerd op de wetten van de klassieke mechanica. Het is een feit dat de voorwaarden voor de beweging van elektronen in een metaal zodanig zijn dat de klassieke mechanica van Newton niet van toepassing zijn op de beschrijving van deze beweging.
Dit wordt het duidelijkst gezien in het volgende voorbeeld. Als we experimenteel de gemiddelde kinetische energie van thermische beweging van elektronen in een metaal bij kamertemperatuur bepalen en de temperatuur vinden die overeenkomt met deze energie, krijgen we een temperatuur in de orde van 105-106 K. Deze temperatuur bestaat in de sterren. De beweging van elektronen in een metaal voldoet aan de wetten van de kwantummechanica.
Het is experimenteel bewezen dat de dragers van vrije ladingen in metalen elektronen zijn. Onder invloed van een elektrisch veld bewegen elektronen met een constante gemiddelde snelheid en ondervinden een remmend effect van het kristalrooster. De snelheid van de geordende beweging van elektronen is rechtevenredig met de veldsterkte in de geleider.
???
1. De spoel (zie fig. 16.1) werd met de klok mee gedraaid en vervolgens scherp geremd. Wat is de richting van de elektrische stroom in de spoel ten tijde van het remmen?
2. Hoe hangt de snelheid van de geordende beweging van elektronen in een metalen geleider af van de spanning aan de uiteinden van de geleider?
G.Ya.Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physics 10th grade
Inhoud van de les lesoverzicht referentiekader lespresentatie versnellingsmethoden interactieve technologieën praktijk taken en oefeningen zelftest workshops, trainingen, cases, speurtochten huiswerk discussievragen retorische vragen van studenten illustraties audio, video en multimedia foto's, afbeeldingenfoto's, tabellen, schema's van humor, grappen, grappen, strips, parabels, spreuken, kruiswoordpuzzels, citaten supplementen abstracts artikelen chips voor nieuwsgierige wiegjes handboeken basis en aanvullende verklarende woordenlijst van andere termen Leerboeken en lessen verbeteren correctie van fouten in het leerboek update fragment in de leerboekelementen van innovatie in de les, de vervanging van verouderde kennis door nieuwe Alleen voor leraren perfecte lessen schema voor het jaar methodische aanbevelingen van het discussieprogramma Geïntegreerde lessenAls je correcties of suggesties voor deze les hebt,
3 Thermo-elektrische verschijnselen. Thermo-elektromotorische kracht. Thermokoppels, thermokoppels, thermozuilen en hun toepassing. 1) Het Seebeck-fenomeen (1821). De Duitse natuurkundige T. Seebeck (1770-1831) ontdekte dat in een gesloten circuit bestaande uit achtereenvolgens verbonden ongelijksoortige geleiders, waarbij de contacten daartussen verschillende temperaturen hebben, een elektrische stroom ontstaat. Beschouw een gesloten circuit bestaande uit twee metalen geleiders 1 en 2 met temperaturen van kruispunten T 1 (contact Een) en T 2 (contact de), en T 1 >T 2 (Afb. 331). Zonder in details te treden, merken we op dat in een gesloten circuit voor veel metaalparen (bijvoorbeeld Cu-Bi, Ag-Cu, Au-Cu) de elektromotorische kracht recht evenredig is met het temperatuurverschil in de contacten: T = α (T 1 - T 2) Deze emf genaamd thermo-electromotorische kracht. Huidige richting bij T 1 \u003e T 2 in Fig. 331 wordt getoond door de pijl. Thermo-elektromotorische kracht, bijvoorbeeld, voor een paar metalen koper - constantaan, voor een temperatuurverschil van 100 K is slechts 4,25 mV. Het Seebeck-fenomeen wordt gebruikt om de temperatuur te meten. Hiervoor worden thermoelementen of thermokoppels gebruikt: temperatuursensoren bestaande uit twee ongelijke met elkaar verbonden metalen geleiders. Als de contacten (meestal de knooppunten) van de geleiders (draden) die het thermokoppel vormen op verschillende temperaturen zijn, ontstaat er een thermo-elektromotorische kracht in het circuit, die afhankelijk is van het temperatuurverschil van de contacten en de aard van de gebruikte materialen. De gevoeligheid van thermokoppels is groter als ze in serie zijn geschakeld. Deze verbindingen worden thermozuilen (of thermolabs) genoemd. Thermokoppels worden gebruikt om zowel verwaarloosbare temperatuurverschillen te meten als om zeer hoge en zeer lage temperaturen te meten (bijvoorbeeld in hoogovens of vloeibare gassen). Thermokoppels zijn in de regel enigszins kelvin en bereiken bij sommige thermokoppels »0,01 K. meting. Het fenomeen Seebeck kan in principe worden gebruikt om elektrische stroom te genereren. Dus nu de efficiëntie halfgeleider-thermozuilen bereikt 18%. Daarom is het door het verbeteren van halfgeleidende thermo-elektrische generatoren mogelijk om een effectieve directe omzetting van zonne-energie in elektrische energie te bereiken. 2) Het fenomeen Peltier (1834). De Franse fysicus J. Peltier (1785-1845) ontdekte dat wanneer twee verschillende geleiders door een contact gaan, afhankelijk van de richting, naast Joule-warmte, extra warmte vrijkomt of wordt geabsorbeerd. Het fenomeen Peltier is dus omgekeerd aan het Seebeck-fenomeen. In tegenstelling tot Joule-warmte, die evenredig is met het kwadraat van de stroom, is de Peltier-warmte evenredig met de eerste stroomvoorziening van de stroom en verandert deze van teken wanneer de stroom van richting verandert. Beschouw een gesloten circuit bestaande uit twee ongelijke metalen geleiders 1 en 2 (fig. 332) waardoor de stroom wordt gepasseerd ik"(zijn richting wordt in dit geval gekozen om samen te vallen met de richting van de stroom (in Afb. 331, afhankelijk van T 1 \u003e T 2)). Volgens de observaties van Peltier en, die bij het Seebeck-fenomeen op een hogere temperatuur zou worden gehouden, het zal nu worden gekoeld en de kruising In - opwarmen. Bij verandering van de stroomrichting ik"junction Een zal opwarmen In - afkoelen Het fenomeen Peltier kan als volgt worden uitgelegd. Elektronen aan verschillende kanten van een knooppunt hebben verschillende gemiddelde energie (volledig kinetisch plus potentieel). Als de elektronen (de richting van hun beweging wordt gegeven in Figuur 332 met stippelpijlen) door de kruising gaan de en vallen in een gebied met minder energie, dan zullen ze hun overtollige energie opgeven aan het kristalrooster en zal het kruispunt opwarmen. In de kruising Een elektronen worden overgebracht naar een gebied met meer energie, nu wordt de ontbrekende energie uit het kristalrooster weggenomen en wordt het knooppunt gekoeld. Peltier thermo halfgeleider wordt gebruikt in koel-, gecreëerd voor het eerst in 1954 onder leiding van AF Ioffe en sommige elektronische apparaten. 4 Vragen om het bestudeerde onderwerp te consolideren. - Welke deeltjes zijn huidige dragers in metalen? - Beschrijf de ervaring van Mandelstam en Papaleksi. - Wat is elektronengas? - Wat is een potentiële barrière? - Wat zijn de 2 snelheden in de beweging van elektronen? - Welke van deze snelheden is groter? - Welke waarden zijn afhankelijk van de driftsnelheid van elektronen? - Wat zijn de verschijnselen van Seebeck en Peltier? - Waar worden deze verschijnselen toegepast? .
