Էջ:Հայկական Սովետական Հանրագիտարան (Soviet Armenian Encyclopedia) 9.djvu/490

Վիքիդարանից՝ ազատ գրադարանից
Jump to navigation Jump to search
Այս էջը սրբագրված է


ղորդիչներում ջերմային և էլեկտրական երևույթների Փոխադարձ կապով։ Հայտնի են Զեեբեկի, Պելտիեի և Թոմսոնի երեվույթները։

Զեեբեկի երևույթ։ Եթե տարասեռ հաղորդիչներից կազմված փակ շղթայում հաղորդիչների կցատեղերը (կոնտակտներ) պահվեն տարբեր ջերմաստիճաններում, ապա շղթայում կառաջանա շերմաէլեկտրաշարժ ուժ (ջերմաէլշու)։ Երկու տարբեր հաղորդիչներից կազմված պարզագույն էլեկտրական շղթան կոչվում է ջերմատարր կամ ջերմազույգ։ Ջերմաէլշուի մեծությունը կախված է հաղորդիչների տեսակից և կցատեղերի ջերմաստիճանների տարբերությունից։ Ջերմաստիճանների ոչ մեծ տիրույթում E ջերմաէլշուն կարելի է համարել համեմատական ջերմաստիճանների տարբերությանը՝ E=a(Ti–2)։ta գործակիցը կոչվում է ջերմազույգի ջերմաէլեկտրական ունակություն (նաև ջերմաուժ, ջերմաէլշուի գործակից կամ տեսակարար ջերմաէլշու)- և ընդհանուր դեպքում կախված է հաղորդիչների տեսակից և ջերմաստիճանների տիրույթից։

Պելտիեի երևույթ։ Երբ տարասեռ հաղորդիչներից կազմված փակ շղթայով հոսանք է անցնում, ապա հաղորդիչների կցման տեղերում, հոսանքի ուղղությունից կախված, որպես ջոուլյան ջերմության լրացում, անջատվում կամ կլանվում է ջերմության որոշակի քանակ (Qp)․ որը համեմատական է կցատեղով անցած լիցքի q քանակին։ Qp=P-q= Pit (I-ն հոսանքի ուժն է, t-ն՝ ժամանակը)։ Պելտիեի P գործակիցը կախված է կցված հաղորդիչների տեսակից և ջերմաստիճանից՛։

Թոմսոնի երևույթ։ Եթե հաղորդիչի երկայնքով ջերմաստիճանը փոխվում Է, այսինքն կա ջերմաստիճանային գրադիենտ, ապա հաղորդիչում ջոուլյան ջերմության հեա մեկտեղ, հոսանքի ուղղությունից կախված, անջատվում կամ կլանվում է ջերմության լրացուցիչ քանակ, այսպես կոչված, թոմսոնյան ջերմություն՝ Qt= (Tշ– ւ)It, որտեղ է–ն Թոմսոնի գործակիցն է և կախված է նյութի տեսակից։ Թոմսոնը որոշակի առնչություններ է ստացել a, P և т գործակիցների միջև․ P = aT, da/dT = (ti–x2)։

Ջ․ ե–ի, մասնավորապես Զեեբեկի երևույթի բացատրության համար կարևոր է այն հանգամանքը, որ հաղորդականության Էլեկտրոնների միջին Էներգիան կախված է հաղորդիչի տեսակից և ջերմաստիճանի փոփոխման հետ փոխվում է տարբեր ձևով։ Եթե հաղորդիչի երկայնքով կա ջերմաստիճանային գրադիենտ, ապա տաք ծայրի Էլեկտրոնները կունենան ավելի մեծ Էներգիա և արագություն, քան սառը ծայրի Էլեկտրոնները, որի հետևանքով կառաջանա Էլեկտրոնների հոսք՝ տաք ծայրից դեպի սառը։ Սառը ծայրում կկուտակվեն բացասական լիցքերը, իսկ տաք ծայրում կմնան չհամակշռված դրական փցքերը։ Լիցքի վերաբաշխման պրոցեսը հաղորդիչում կշարունակվի մինչև շարժուն հավասարակշռության հաստատումը, որի դեպքում սկզբնական հոսքը համակշռվում է հակառակ ուղղությամբ (սառը ծայրից դեպի տաքը) առաջացած հոսքով։ Այս ձևով ծագած պոտենցիալների տարբերությունը ջերմաէլշուի բաղադրիչներից մեկն է (ծավալային ջերմաէլշու)։ Ջերմաէլշուի մյուս՝ կոնտակտային բաղադրիչը պայմանավորված է պուոենցիաչների կոնաակաային տարբերության ջերմաստիճանային կախումով։ Ջերմաէլշուի մեջ ներդրում ունի նաև ֆոնոններով էլեկտրոնների տարվելու երևույթը։ Ջերմաստիճանի գրադիենտի առկայության դեպքում մարմնի տաք մասից դեպի սառը շարժվող ֆոնոնների թիվն ավելի մեծ կլինի, քան հակառակ ուղղությամբ շարժվողներինը։ Ֆոնոնների արդյունարար հոսքը էլեկտրոնֆոնոն բախումների շնորհիվ լրացուցիչ իմպուլս կհաղորդի էլեկտրոններին՝ տանելով դրանք իր շարժման ուղղությամբ, որի հետևանքով սառը մասում բացասական (տաք մասում՝ դրական) լիցքի կուտակումը կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև որ առաջացած պոտենցիալների տարբերությունը համակշռի ֆոնոններով էլեկտրոնների տարվելու երևույթը։ Ջերմաէլշուի մեջ ներդրում ունի պոտենցիալների հենց այս տարբերությունը։

Մետաղներում հաղորդականության էլեկտրոնների խտությունը հաստատուն է և բավական մեծ, իսկ միջին էներգիան գործնականում կախված չէ ջերմաստիճանից (տես Մեաաղաֆիզիկա), այդ պատճառով մետաղներում ջերմաէլշուն չափազանց փոքր է։ Ջերմաէլշուն համեմատաբար մեծ արժեքների կարող է հասնել կիսամետաղներում և դրանց համաձուլվածքներում։ էլեկտրոնային և խոռոչային հաղորդականություն ունեցող նյութերում (մասնավորապես կիսահաղորդիչներում) ջերմաստիճանային գրադիենտի առկայության դեպքում և՝ էլեկտրոնները, և՛ խոռոչները դիֆուգվում են դեպի սառը կցատեղը։ էլեկտրոնների և խոռոչների հավասար խտության և շարժունության դեպքում ջերմաէլշուն կհավասարվի զրոյի։ Եթե էլեկտրոնները շարժվում են հաղորդիչի տաք մասից դեպի սառը մասը, և հոսանքի ուղղությունը համապատասխանում է այդ շարժմանը, ապա էլեկտրոններն իրենց ավելցուկային էներգիան հաղորդում են բյուրեղային ցանցին (ջերմության անջատում)։ Հոսանքի հակառակ ուղղության դեպքում էլեկտրոնները բյուրեղային ցանցի ատոմներից կլանում են պակասող էներգիան (ջերմության կլանում)։ Սրանով է բացատրվում Թոմսոնի երևույթը։

Պելտիեի երևույթի բացատրության հիմքում ընկած է այն փաստը, որ հաղորդականության էլեկտրոնների միջին էներգիան կախված է հաղորդիչի գոտիական կառուցվածքից (տես Գոաիների տեսություն), էլեկտրոնների խտությունից, դրանց ցրման մեխանիզմից և, հետևաբար, տարբեր հաղորդիչներում տարբեր է։ Մի հաղորդիչից մյուսն անցնելիս, հոսանքի ուղղությունից կախված, էլեկտրոնները կամ տալիս են իրենց ավելցուկային էներգիան (այդ դեպքում կցատեղում ջերմություն է անջատվում) կամ ստանում իրենց պակասող էներգիան (կցատեղում ջերմություն է կլանվում)։

Այսպիսով, բոլոր Ջ․ ե–ի պատճառը լիցքակիրների հոսքում ջերմային հավասարակշռության խախտումն է։ Ջերմաէլեկտրական գործակիցների բացարձակ արժեքները լիցքակիրների խտության նվազմանը զուգընթաց աճում են, ուստի կիսահաղորդիչներում դրանք տասնյակ և հարյուրավոր անգամ ավելի մեծ են, քան մետաղներում և դրանց համաձուլվածքներում։

Ջ․ ե–ի վրա է հիմնված ջերմատարրերի գործողության սկզբունքը, որոնք հնարավորություն են տալիս ջերմային, արեգակնային և միջուկային էներգիաներն անմիջականորեն փոխակերպել էլեկտրականի։

Գրկ․ Лан дау Л. Д․, Лифшиц Е․ М․, Электродинамика сплошных сред, М․, 1959; Займан Дж․, Электроны и фононы, пер․ с англ․, М․, 1962; Методы измерения характеристик термоэлектрических материалов и преобразователей, М․, 1974․ Ա․ Կիրակոսյան․

ՃԵՐՄԱԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՍԱՌՆԱՐԱՆ, սառեցնող սարք, որտեղ սառեցումը կատարվում է երկու տարբեր նյութերի կոնտակտով էլեկտրական հոսանքի անցման հետևանքով։ Ջ․ ս–ներն ունեն աշխատանքի գործնականում անսահմանափակ ժամկետ, փոքր զանգված և չափեր, բայց պակաս տնտեսողաբեր են։ Կիրառվում են ֆիզիկայում, բժշկության և կենսաբանության մեջ, վակուումային տեխնիկայում։

ՋԵՐՄԱԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՍԱՐՔ չափիչ, ջերմաստիճանը, էլեկտրական հոսանքի ուժը, ավելի սակավ՝ լարումն ու հզորությունը չափող սարք։ Իրենից ներկայացնում է մագնիսաէլեկտրական չափիչ սարքի զուգակցում մեկ կամ մի քանի չերմափոխակերէկքւչների հետ։ Ջերմափոխակերպիչը բաղկացած է մեկ (կամ մի քանի) ջերմազույգից և տաքացուցիչից, որով անցնում է չափվող հոսանքը (նկ․)։ Տաքացուցիչից անջատվող ջերմության ազդեցության տակ ջերմազույգերի ազատ ծայրերի միջև առաջանում է ջերմային էլշու, որը չափվում է մագնիսաէլեկտրական չափիչ սարքով։ Ջերմափոխտկերպիչների չափման սահմանները ընդլայնելու համար (ըստ հոսանքի՝ 1 ա և բարձր) կիրառում են հոսանքի բարձրհաճախային չափիչ արանսֆորԱաաորներ։ Ջ․ ս․ ապահովում է չափումների համեմատաբար բարձր ճշգրտություն հաճախականությունների լայն տիրույթում և ցուցմունքների անկախությունը՝ տաքացուցիչով անցնող հոսանքի կորի ձևից։ Ջ․ ս–ի