ಸಂಪರ್ಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ

ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಲೋಹಗಳಿಂದ ಮಾಡಿದ ಎರಡು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಒತ್ತಿದರೆ, ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಪರ್ಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಇಟಾಲಿಯನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ, ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಮತ್ತು ಶರೀರಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಅಲೆಸ್ಸಾಂಡ್ರೊ ವೋಲ್ಟಾ 1797 ರಲ್ಲಿ ಲೋಹಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವಾಗ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು.

ನಂತರ ವೋಲ್ಟಾ ಈ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಲೋಹಗಳನ್ನು ಸರಪಳಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದರೆ: Al, Zn, Sn, Pb, Bi, Hg, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, ನಂತರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸರಪಳಿಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಲೋಹವು ಸ್ವಾಧೀನಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸಾಮರ್ಥ್ಯ - ಹಿಂದಿನದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಈ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಈ ಲೋಹಗಳ ಜೋಡಣೆಯ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆಯೇ, ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಹಲವಾರು ಲೋಹಗಳು ರೂಪುಗೊಂಡ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ತುದಿಗಳ ನಡುವೆ ಅದೇ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿ ಕಂಡುಕೊಂಡರು - ಈ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಈಗ ವೋಲ್ಟಾ ಸರಣಿ ಸಂಪರ್ಕಗಳ ನಿಯಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. .

ಸಂಪರ್ಕ ಅನುಕ್ರಮದ ನಿಯಮದ ನಿಖರವಾದ ಅನುಷ್ಠಾನಕ್ಕಾಗಿ, ಸಂಪೂರ್ಣ ಲೋಹದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿರುವುದು ಅವಶ್ಯಕ ಎಂದು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಇಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯ.

ಈ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಈಗ ಸ್ವತಃ ತುದಿಗಳಿಂದ ಮುಚ್ಚಿದ್ದರೆ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿನ ಇಎಮ್ಎಫ್ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಾನೂನಿನಿಂದ ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ.ಆದರೆ ಇವೆಲ್ಲವೂ (ಲೋಹ 1, ಲೋಹ 2, ಲೋಹ 3) ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಪ್ರಕೃತಿಯ ಮೂಲ ನಿಯಮ - ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮ - ಉಲ್ಲಂಘನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿಭಿನ್ನ ಜೋಡಿ ಲೋಹಗಳಿಗೆ, ಸಂಪರ್ಕದ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ತನ್ನದೇ ಆದದ್ದಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ವೋಲ್ಟ್‌ನ ಹತ್ತನೇ ಮತ್ತು ನೂರನೇ ಭಾಗದಿಂದ ಕೆಲವು ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ.

ಸಂಪರ್ಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಗೋಚರಿಸುವಿಕೆಯ ಕಾರಣವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಉಚಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬಳಸಲು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ.

ಜೋಡಿಯ ಎರಡೂ ಲೋಹಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇರಲಿ, ನಂತರ ಫರ್ಮಿ ಮಿತಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಎಲ್ಲಾ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತವೆ. ಫರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಯ (ಮಿತಿ) ಮೌಲ್ಯವು ಲೋಹದಲ್ಲಿನ ವಹನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ:

m ಎಂಬುದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಉಳಿದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, h ಎಂಬುದು ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್‌ನ ಸ್ಥಿರಾಂಕ, n ಎಂಬುದು ವಹನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ

ಈ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು, ನಾವು ವಿಭಿನ್ನ ಫರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಎರಡು ಲೋಹಗಳನ್ನು ನಿಕಟ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ತರುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ವಹನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳೊಂದಿಗೆ.

ನಮ್ಮ ಉದಾಹರಣೆಗಾಗಿ ಎರಡನೇ ಲೋಹವು ವಹನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಎರಡನೇ ಲೋಹದ ಫರ್ಮಿ ಮಟ್ಟವು ಮೊದಲನೆಯದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ.

ನಂತರ, ಲೋಹಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಪ್ರಸರಣ (ಒಂದು ಲೋಹದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ನುಗ್ಗುವಿಕೆ) ಲೋಹ 2 ರಿಂದ ಲೋಹ 1 ಕ್ಕೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಲೋಹ 2 ಮೊದಲ ಲೋಹದ ಫರ್ಮಿ ಮಟ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ತುಂಬಿದೆ. , ಅಂದರೆ ಈ ಹಂತಗಳಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಲೋಹದ 1 ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳನ್ನು ತುಂಬುತ್ತವೆ.

ಅಂತಹ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಹಿಮ್ಮುಖ ಚಲನೆಯು ಶಕ್ತಿಯುತವಾಗಿ ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಎರಡನೇ ಲೋಹದಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತುಂಬಿವೆ.ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಲೋಹ 2 ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲೋಹ 1 ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಮೊದಲ ಲೋಹದ ಫರ್ಮಿ ಮಟ್ಟವು ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎರಡನೇ ಲೋಹವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಬದಲಾವಣೆಯು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿರುತ್ತದೆ:

ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಲೋಹಗಳು ಮತ್ತು ಅನುಗುಣವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ನಡುವೆ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಈಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ.

ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಎರಡು ಲೋಹಗಳ ಫೆರ್ಮಿ ಮಟ್ಟಗಳ ಸಮಾನತೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ ಅದರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಲೋಹ 2 ರಿಂದ ಹೊಸದಾಗಿ ಬಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಗೆ ಲೋಹ 1 ಮತ್ತು ಲೋಹದ 2 ನಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಉಚಿತ ಮಟ್ಟಗಳು ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ಲೋಹದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಲಸೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಮುಕ್ತಗೊಳಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ 1. ಶಕ್ತಿಯ ಸಮತೋಲನವು ಬರುತ್ತದೆ:

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್ ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ವಿಭವಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ನಾವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ:

ನಾವು ಮೂಲತಃ ಲೋಹಗಳ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿದ್ದರೂ, ಅದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಮತೋಲನವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಫರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಯು ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್‌ಗೆ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನಿಲದಲ್ಲಿನ ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚೇನೂ ಆಗಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡೂ ಲೋಹಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನಿಲಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಭವಗಳು ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣನೆಗೆ ಸೇರಿಸುವುದು ಮಾತ್ರ ಅವಶ್ಯಕ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಪರಿಗಣಿಸಿದ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಆಂತರಿಕ ಸಂಪರ್ಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರಣಿ ಸಂಪರ್ಕಗಳಿಗಾಗಿ ವೋಲ್ಟಾದ ನಿಯಮಕ್ಕೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ.

ಈ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡೋಣ, ಇದಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಫೆರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಹನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ, ನಂತರ ಸ್ಥಿರಾಂಕಗಳ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸುತ್ತೇವೆ:

ಹೀಗಾಗಿ, ಉಚಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮಾದರಿಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಲೋಹಗಳ ಆಂತರಿಕ ಸಂಪರ್ಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಒಂದು ವೋಲ್ಟ್‌ನ ನೂರನೇ ಒಂದು ಭಾಗದಿಂದ ಹಲವಾರು ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಪರಿಮಾಣದ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿದೆ.