Главная Пленочные термоэлементы [0] [1] [2] [3] [ 4 ] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] условиях, могут быть сведены к комбинациям уже указанных эф-фектов. Сопоставим, например, падение напряжения V на изо-тронном образце с током в изотермических и адиабатических условиях. При АГ = О из (1.10) и (1.13) имеем где I - длина образца. При отсутствии теплоотвода от исследуемого образца на контактах его с токоподводящими проводами имеет место эффект Пельтье, коэффициент которого Яо.к, приводящий к нагреву одного контакта и охлаждению другого. В адиабатических условиях перепад температуры равен АГ = (яо.к/х) jl. Этот перепад температуры приводит к появлению термо-ЭДС, которая складывается с омическим л падением напряжения так, что tafl= (р + ао.кЛ;о.к/>с)/. Здесь ао.к и Яо.к - разницы коэффициентов термо-ЭДС и Пельтье для материалов образца и токоподводящих электродов. Анализ уравнений (1.10) и (1.11) с использованием кинетических коэффициентов (см. табл. 1) позволяет описать калорические эффекты, возникающие при пропускании тока. Удельное объемное тепловыделение равно dxj дх. е дх. е дх. Рассмотрим здесь три калорических эффекта. 1. Эффект Джоуля (VT = О, материал однороден, VjT = 0) R = Pii,JihOiEiEj,. . (i.25) 2. Эффект Томсона (совместное действие тока и градиента температуры) -(1.26> Величины (дпц/дТ - а) = тц носят название коэффициентов Томсона и образуют тензор второго ранга. В отсутствие магнитного поля = aiT, откуда гМ - daJdT, (1.27) 3. Эффект Бриджмена {VT = О, div / = 0) = -"57 ) (1-28) Этот эффект наблюдается в анизотропных средах в условиях, когда плотность тока непостоянна по сечению образца. Гальвано- и термомагнитные эффекты. Однородное магнитное ноле само по себе не может создать направленных потоков зарядов и энергии, но оно изменяет потоки, вызванные температурным и электрическими полями, т. е. изменяет компоненты обобщенных тензоров переноса а, 6, с, Э и соответственно кинетические коэффициенты Oj, и т. д. В частности, для изотропной среды, если совместить ось z € направлением магнитного поля, появляются отличные от нуля компоненты типа Т, Ту, Из соотношений симметрии следует, что для всех указанных в табл. 1 тензоров переноса выполняются следующие соотношения: Т,,(В) = -Г,ЛВ), Г,,(В) = -Г,,(-В), (1.29) Г(В) = Г,,(-В), Г,,(В) = Г,,(--В), (1.30) (В) = ?,,(-В). Своеобразная анизотропия, возникающая в изотропной среде при помещении ее в магнитное поле, подобна анизотропии тела, вращающегося вокруг оси, и называется обычно гиротропией. Влияние магнитного поля, вызывающее изменение соотношений между векторами j, W, Е, V2\ приводит к появлению гальваномагнитных (ГМ) и термомагнитных (ТМ) эффектов. Первые обусловлены совместным действием тока и магнитного поля, вторые - градиента температуры и магнитного поля. Их классификация, условия наблюдения и определяющие уравнения приведены в табл. 2. Нетрудно проверить, что эти эффекты (и только они) имеют место в гиротропной среде. Для этого надо записать и проанализировать уравнения переноса (1.10), (1.11) с учетом (1.29), (1.30) при В = (0,0, Б,) = Рсх/с - 9vJx + J - ууТ, (1.31) к - PyxU + PxJy + сСу.уТ + a,,V,r, (1.32) Е: = P.J. + a,,V,r, (1.33) = nJ - Uyjy K,JT + yCyVyT, (1.34) Wy = UyJ, + ..iy - >c,.V,r - x,,V,r, (1.35) = ад, - x,,V,r. (1,36) Указанные в табл. 2 зависимости эффектов от напряженности магнитного поля - линейная для поперечных и квадратичная для продольных - имеют место только в слабых магнитных полях. В области больших полей вид зависимостей изменяется, однако принято при любых В, использовать для описания ГМ-и ТМ-эффектов уравнения (1.37) - (1.44), приведенные в табл. 2. Естественно, что цри этом кинетические коэффициенты У?, , Таблица 2. Гальвано- и термомагнитвые эффекты в гиротропной среде Класс эффекта Эффект Уравнение Условия измерения Поперечный гальваномагнитный Продольный гальваномагнитный Поперечный термомагнитный Продольный термомагнитный Холла Эттингсгаузена Изменение сопротивления в магнитном поле (эффект магнито-сопротивления) Нернста Поперечный эффект Нернста-Эттингсгаузена (поперечный ЭНЭ) Риги-Ледюка Продольный эффект Нернста- Эттингсгаузена (продольный Маджи-Риги- Ледюка -МрФ)ВХ (1-39) Vr(BJ-V„r(0) = - NBlf (1.40) -QVJB (1.41) -FVJB (1.42) <(B.)-<(0) = = Ha(0)V„r (1.43) (1.44) /z = / = o./,¥=o /г = /г, = 0/»¥=0 /z = /!, = 0/«¥=0 /z = /, = o,/,¥=o 4 = . = o.v,r=o 4 = /y = 0V,r=0 4 = /v = 0V,=0 iV, , H,J\. сами оказываются зависящими от магнитного поля. Величины измеряемых ГМ- и ТМ-коэффициентов зависят от условий теплообмена образца с окружающей средой. Обычно различают два предельных случаях: изотермический и адиабатический. Относительная разница изотермических и адиабатических коэффициентов находится в прямой зависимости от величины критерия Иоффе для исследуемого материала {zT = аоТ/к). Для термоэлектрических материалов с величиной zT i эта разница может достигать десятков и более процентов [6]. Теоретические выражения имеют более простую структуру для изотермических коэффициентов, чем для адиабатических: из них легче извлечь информацию о свойствах материала. Обычно именно их исследуют в эксперименте, принимая специальные меры для устранения неизотермических составляющих эффектов. [0] [1] [2] [3] [ 4 ] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] 0.0009 |