Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Работа выхода электрона из металла

Свободные электроны металла движутся по кристаллической решетке хаотически с огромными скоростями . В целом металл электрически нейтрален. Если бы его потенциал был равен потенциалу окружающей среды (вакуума), то ничто не препятствовало бы вылету свободных электронов за пределы металла. В действительности на границе проводника создается эффективное электрическое поле, препятствующее такому вылету. Металл окружен очень тонким отрицательно заряженным слоем электронов, а ионы на границе металла образуют слой положительного заряда той же величины. Такое распределение заряда на границе металла создает двойной электрический слой, толщина которого не превышает нескольких межатомных расстояний.

Электрическое поле  двойного слоя препятствует вылету свободных электронов в вакуум. Энергия электрона  за пределами металла, в вакууме, больше, чем внутри металла, а для потенциалов электрического поля на границе выполняется условие .
Чтобы электрон вылетел из металла, ему надо совершить работу против сил этого граничного электрического поля и приобрести энергию   
Величина  называется потенциалом выхода электрона из металла.

Работой выхода электрона из металла называется минимальная энергия, которую надо сообщить электрону в металле, чтобы он преодолел поле двойного электрического слоя и вылетел за пределы металла:
.
Контактная разность потенциалов

Металлы различаются значениями концентрации свободных электронов n, работой выхода и величиной энергии Ферми . Чем больше концентрация свободных электронов, тем большую величину имеет энергия Ферми, и тем меньше работа выхода электрона из металла.

Если металлы соединить, то начнется диффузия свободных электронов из металла, в котором их концентрация больше, в металл, где она меньше. Эта диффузия продолжаться до тех пор, пока концентрации свободных электронов в металлах не сравняются. Наступает динамическое равновесие: сколько электронов переносится через границу за счет диффузии, столько же и возвращается обратно электрическим  полем в месте контакта. При контакте, в состоянии  динамического равновесия, энергии Ферми (средние энергии свободных электронов) в обоих металлах выравниваются, Хотя потенциалы металлов постоянны (j1=const, j2=const), но они не равны между собой. Их разность  называется контактной разностью потенциалов.

Контактная  разность потенциалов имеет не электростатическую природу (возникает за счет диффузии) и является электродвижущей силой, способной создать ток. Но если спаять в кольцо проводники из разных металлов, то возникающие в контакте э.д.с. направлены навстречу друг другу и компенсируются: ток по такой замкнутой цепи не потечет.

Дата публикации:2012-10-16

Просмотров:5819

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.