Решение: Показания гальванометра при охлаждении
Статья к заданиюТермоэлементы
Прочитайте текст и выполните задания.
Термоэлементы
Рассмотрим цепь, составленную из проводников, изготовленных из разных металлов (см. рисунок 1). Если места спаев металлов находятся при одной температуре, то тока в цепи не наблюдается. Положение станет совершенно иным, если нагреть какой-нибудь из спаев, например спай a.
В этом случае гальванометр покажет наличие в цепи электрического тока, протекающего всё время, пока существует разность температур между спаями a и b.
Рисунок 1. Цепь, состоящая из железного и двух медных проводников и гальванометра
Значение силы тока, протекающего в цепи, приблизительно пропорционально разности температур спаев. Направление тока зависит от того, какой из спаев находится при более высокой температуре. Если спай a не нагревать, а охлаждать (поместить, например, в сухой лёд), то ток потечёт в обратном направлении.
Описанное явление было открыто в 1821 г. немецким физиком Зеебеком и получило название термоэлектричества; комбинация проводников из разных металлов, образующих замкнутую цепь, называется термоэлементом. Важная область применения металлических термоэлементов – их использование для измерения температуры.
Используя материал о термоэлементах и рисунок 1, определите, как изменятся показания гальванометра, если спаи $a$ и $b$ поместить в сухой лёд. Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаТермоэлектрический ток возникает только при наличии разности температур между спаями $a$ и $b$.
$$I \sim \Delta T$$При помещении обоих спаев в сухой лёд они будут иметь одну и ту же температуру, поэтому разность температур спаев станет равной нулю.
$$\Delta T = T_a - T_b = 0$$При отсутствии разности температур термоэлектрический ток в цепи не возникает. Поэтому стрелка гальванометра вернётся к нулевой отметке, а его показания уменьшатся до нуля.
Показания гальванометра уменьшатся до нуля: оба спая охладятся до одинаковой температуры, разность температур исчезнет, поэтому термоэлектрический ток прекратится.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указать, что ток изменит направление: это происходит при охлаждении только одного спая относительно другого.
Считать, что охлаждение обоих спаев обязательно увеличит силу тока.
Не объяснить результат отсутствием разности температур между спаями.