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金属接触电势差完全由两金属的脱出功决定, 不存在由脱出功以外的电子密度不同这一因素而造成的所谓内接触电势差 。
由两种不同金属M1 和M2构成的非闭合回路如下图,在真空中靠近两金属表面处的点a和点b间存在着因两金属的脱出功不同而产生的外接触电势差U12,如公式一 。
其中e为电子电荷的绝对值, 分别为M1 和M2的脱出功, 此外, 在两金属相接触处的点c和点d间, 存在着因两金属单位体积中的自由电子数不同而产生的另一种接触电势差一一内接触电势差。
基于普遍的热力学观点,把相互接触的金属M1、M2看成是可以交换粒(电子)的两个子系统, 它们在一定的温度和压强的通常情况下相互接触后,由于电子交换 。
若Ef1=Ef2,则d∅=0相当于平衡态。Ef1≠Ef2,系统就不平衡;过渡到平衡态,意味着d∅Ef2,条件d∅∅<0要求dN10;即具有较高的费米能级的子系统M1的电子数将减少,具有较低费米能级的子系统M2的电子数将增加,即电子从M1流入M2直至由于电子转移引起金属M1、M2的电势发生变化,使两者的费米能级达到一致为止。因此两种不同金属M1、M2接触后,M1带正电、电势升高,电子的势能减小;M2带负电、电势降低,电子的势能增大。也就是说, 由原来的两金属费米能级不同而引起的电子转移,在M1、M2间形成了静电场,使金属M1的电势高于金属M2,其电势差即通常所说的接触电势差。这时候金属M1,中的电子附加上在正的静电场中的能量(负值) , 同时金属M2 中的电子附加上在负的静电场中的能量(正值) , 恰好使两金属的费米能级相同, 达到平衡, 电子的净转移过程也就停止了 。
金属接触电势差完全由两金属的脱出功决定, 不存在由脱出功以外的电子密度不同这一因素而造成的所谓内接触电势差 。
接触电势差:两种不同的金属相互接触时在它们之间产生的电势差。 其数值决定于金属的性质和接触面的温度。因不同金属的功函数(电子逸出金属表面所需的功)不同而产生。
与功函数的关系:Va-Vb=1/e(Φb-Φa)
产生接触电势差的原因是:⑴两种金属电子的逸出功不同。⑵两种金属的电子浓度不同。若A、B两种金属的逸出功分别为Va和Vb,电子浓度分别为Na和Nb,则它们之间的接触电势差为
Vab=Va-Vb (kT/e)×ln(Na/Nb)
式中的k为玻尔兹曼(Boltzmann)常数,e是电子电量,T是金属的绝对温度。几种金属依次连接时,接触电势差只与两端金属的性质有关,与中间金属无关。
两块不同的金属导体A和B相互接触,由于金属的费米能级不同,相互接触时发生电子交换,达到平衡后, 两块金属中产生接触电势差。消除的话,尽量用相同的金属咯。
由于接触电位差的存在,使得所测的峰值偏小,也就是说使图像向左移动(panshuzhe)
为什么电势差计测的是电池的电动势而不是端电压这是测量原理不同造成的。电压是用电压表测量,他是利用通电导线在磁场中受力,偏转角与两端电压比例关系制成,所以是与外电路电压,电流有关。所以是测外电路电压。电...
万家寨水电站跨步电势和接触电势的现地测量
万家寨水利枢纽地处黄河北干流托龙段峡谷内 ,建成后所发电量向山西电网和蒙西电网输送 ,但要求两个电网不能在此联网运行。根据水利部天津水利水电勘测设计研究院设计要求 ,2 2 0kV出线平台及 2 2 0kVGIS室在施工结束后 ,要进行现地测量跨步电势和接触电势 ,以证实是否达到设计和施工要求。
1.5_电势差公开课优质课件
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电池电动势是电池内各相界面上电势差的代数和,例如右图公式,
上述电池符号的两边写成相同的金属,表示金属导线(一般为铜线) 与电极间存在接触电势差。ε接触为接触电势差,ε液接为液体接界电势,ε+和ε-为电极与溶液界面间的电势差。则电池电动势为:E=ε++ε-+ε接触+ε液接 。
① 电极与溶液界面电势差:金属浸入水中,由于极性很大的水分子与金属表面上的离子相互吸引发生水化作用,加上运动着的水分子的不断碰撞,减弱了电极表面一部分金属离子与电极上其他金属离子之间的键力,使极少数金属离子离开电极表面进入附近的水层中。这样导致金属电极相荷负电,溶液相荷正电。由于静电引力,进入溶液的金属离子大部分聚集在金属电极表面附近,阻碍了金属离子继续由电极向溶液转移,而进入溶液的金属离子仍可沉积到电极表面。这种金属离子的相间转移,很快就会达到平衡状态。由于离子的热运动,集中在电极附近的金属离子又会向远离电极的方向扩散。静电引力和热运动两种因素综合作用的结果,在两相界面上形成一个双电层。在溶液中的一层可分为紧密层和分散层两部分。紧密层的厚度约为10cm,扩散层的厚度稍大。由紧密层和分散层形成的电极电势,通常叫做绝对电极电势。若液体不是纯水,而是组成电极的金属盐溶液,金属电极及其盐溶液之间也会产生双电层,由于金属离子从溶液沉积到电极表面的速度加快,这时双电层电势与在纯水中的情况不同。若金属离子较容易进入溶液,则金属电极荷负电,只是电势数值比在纯水中要大; 若金属离子不易进入溶液,则溶液中的金属离子向电极表面的沉积速度较大而使电极金属荷正电。总之,电极与溶液界面电势差的符号和大小,取决于电极的金属种类及溶液中金属离子的浓度。
② 接触电势差:不同金属的电子脱出功不同,因此,不同的金属接触时相互渗入的电子数目不等,使两金属界面上也形成双电层结构,产生的电势差称为接触电势差。其数值大小,决定于金属的本性 。
原因介绍
由于两块金属的费米能级不一样高,由于费米能级代表着电子的化学势,当两块金属接触可以交换电子时,就会发生从化学势高到化学势低的电子流动,从而产生接触电势。两个导体依靠产生接触电势差补偿原来它们之间费米能级的差别,从而使电子达到统计平衡。 2100433B
一般采用N型单晶硅片,并将金沉积在上面制成,故也常称为金硅面垒型探测器。它是利用金和半导体之间接触电势差,在半导体中形成没有自由载流子的耗尽层,即是探测器的灵敏区。在采用高纯度硅材料时,其厚度可达4~5毫米。此外,还可以用极薄的硅片做成全耗尽型探测器,或称为dE/dX 型探测器,最薄可达1~2微米。入射粒子可以穿过它并根据其能量损失率而鉴别粒子种类。
为了探测穿透能力较强的γ射线,要求探测器有更大的灵敏区。这种效果通常是使锂漂移进入P型半导体材料,进行补偿而获得。由于锗比硅对γ射线有更高的探测效率,故一般采用锗(锂)漂移探测器。这种探测器的灵敏体积可大于200厘米3。但是,由于其死层较厚,故在探测较低能量的X射线时,往往采用硅(锂)漂移探测器。锂漂移型探测器的另一个特点,是当它被用来探测X及γ射线时必须保持在低温(77K)和真空中工作。
随着锗半导体材料提纯技术的进展,已可直接用超纯锗材料制备辐射探测器。它具有工艺简单、制造周期短和可在室温下保存等优点。用超纯锗材料还便于制成X、γ射线探测器,既可做成很大灵敏体积,又有很薄的死层,可同时用来探测X和γ射线。高纯锗探测器发展很快,有逐渐取代锗