§ 18.4. Явление Пельтье.

Выясним, что произойдет, если в цепь из двух разнородных металлов А и В, изображенных на рис. 18.5,

включить источник электрической энергии (рис. 18.7), который создаст ток такого же направления, как ток, возникающий в них при подогреве контакта . В этом случае поток электронов в спае будет тормозиться, так как они должны преодолевать контактную разность потенциалов в переходном слое контакта . В спае С будет происходить обратное явление, электроны будут ускоряться, так как силы поля переходной области в этом контакте будут действовать на электроны в сторону их движения. Таким образом, в контакте кинетическая энергия электронов будет переходить в потенциальную энергию, а в контакте С, наоборот, их потенциальная энергия будет переходить в кинетическую. Это означает, что при замыкании цепи, изображенной на рис. 18.7, контакт должен охлаждаться, а контакт С — нагреваться. Опыт подтверждает этот вывод. Если в цепи переменить направление тока, то охлаждаться будет контакт С, а нагреваться — контакт (объясните, почему).

Это явление было обнаружено в 1834 г. французским ученым Ж. Пельтье и носит его имя. У металлов эффект Пельтье выражен очень слабо и с помощью металлических термопар нельзя добиться заметного охлаждения. Значительно сильнее он проявляется в полупродниковых термоэлементах. Это позволило использовать эффект Пельтье на практике. На нем основано действие термоэлектрических холодильников, отличающихся простотой и компактностью.

Эффект Пельтье используется в медицине, например, для охлаждения инструмента, которым вынимают хрусталик из глаза при операции. После окончания операции хрусталик с помощью того же инструмента переносится снова в глаз. Конец этого инструмента является спаем двух разнородных полупроводников, который охлаждается при прохождении тока настолько, что, когда касается хрусталика, последний примерзает к нему. Переключение направления тока в инструменте снова освобождает хрусталик.