|
Уровень энергии, при котором электроны пребывают в температурном равновесии с атомами проводника, зависит от материала, из которого сделан проводник. Если два проводника разного состава, скажем, меди и цинка, входят в контакт, разница уровня энергии электрона будет проявляться как разность напряжений. Электроны будут течь от проводника с более высоким (более отрицательным) напряжением, цинка, к меди до тех пор, пока достаточное число электронов преобразуется для приведения двух проводников к одному и тому же напряжению. Тогда существует равновесие между меньшим числом электронов с относительно высокой энергией в цинке и большим числом электронов с относительно низкой энергией в меди. В этом примере допускается, что напряжению в проводниках позволяется достигать равновесия. Более интересные и значимые эффекты создаются тогда, когда равновесие не устанавливается. Например, постоянный ток может проходить через два проводника. Если поток электронов течет от цинка к меди, электроны покидают цинк с относительно высоким напряжением, превалирующим в этом проводнике. В данном случае низкое напряжение электронов в медном проводнике не может уравновешиваться увеличением концентрации электронов, поскольку все электроны, входящие в медь при условиях устойчивого потока, проходят сквозь него. Следовательно, в процессе приспособления к новому окружению входящие электроны теряют часть содержащейся в них энергии. Разница проявляется как теплота, и температура вблизи соединения цинк-медь повышается. Если отрезок рассматриваемого проводника является частью цепи, в которой электроны возвращаются к цинку, процесс превращается в соединение медь-цинк. Здесь уровень энергии входящих электронов повышается для приспособления к более высокому напряжению цинка, и для обеспечения приращения энергии электронов поглощается тепло из окружающей среды. Этот феномен известен как эффект Пелтиера. В эффекте Пелтиера течение тока создает разницу между температурами в двух соединениях. Эффект Сибека – это обратный процесс. Здесь разница температуры между двумя соединениями вынуждает ток течь по цепи. В нагретом соединении увеличение температурной энергии повышает напряжение проводника с высокой энергией, цинка, больше, чем напряжение проводника с низкой энергией, медь. Потому что размер приращения пропорционален общей энергии. Следовательно, ток течет от цинка к меди, к соединению с низкой температурой. Результат такого соединения аналогичен эффекту Пелтиера. Таким образом, итоговый результат – передача тепла от горячего соединения к холодному. — 124 —
|