電流下の原子流束発散に着目したトムソン効果発生機構解明の新規アプローチ

一种阐明电流下原子通量发散的汤姆逊效应产生机制的新方法

基本信息

批准号：
11875024
负责人：
坂真澄
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

電子機器等,温度勾配下の部材に電流が流れるとき熱の発生または吸収が生じる現象は,熱電効果の一つであるトムソン効果として知られている。しかしその発生機構は未だ不明な状況にある。本研究は,電流下における金属原子流束の発散現象とトムソン効果との相関関係を詳細な実験に基づいて明らかにすることにより,トムソン効果発生機構の解明を目指すものである。本年度は以下の項目の研究を実施した。1.トムソン効果の詳細な現象掌握トムソン効果の詳細な現象の掌握を目的として,これまでそのデータがほとんど公表されていないトムソン係数の実験計測を行った。ワイヤ状のアルミ試験片を用い,その長さ,直径,断熱条件を変化させることにより,材質の等しい2本のワイヤの各々に異なる密度の直流電流を通電した。このときワイヤ上5箇所の温度を熱電対により計測し,ワイヤ上の温度分布を得た。実測した温度分布を,ジュール発熱,トムソン効果,熱伝達を考慮した定常熱伝導方程式より得られる厳密解に最小二乗近似することにより,トムソン係数を算出した。上記の方法によるトムソン係数の算出結果において,従来電流密度に依存しないとされているトムソン係数に電流密度の依存性がみられた。一方,金属原子流束の発散は作用する電流密度に依存した現象である。したがって原子流束の発散がトムソン係数自身に影響したか,同係数の導出法に影響したか,あるいはその両者に影響したものと考えることができた。2.電流による原子流束発散理論に立脚した発/吸熱発生機構の理論構築項目1の結果,温度分布として捉えたトムソン効果現象を基に算出したトムソン係数に電流密度の依存性がみられた。これにより,これまで温度のみの関数とされている同係数とその導出に原子流束の発散が関与する可能性を見出し,原子流束発散理論に立脚した発/吸熱発生機構の理論を構築するための基礎を築いた。

当电流在温度梯度下流过电子器件等部件时产生或吸收热量的现象被称为汤姆逊效应，是热电效应的一种。然而，其发生机制仍不清楚。本研究旨在通过详细的实验阐明电流下金属原子通量的发散现象与汤姆逊效应之间的相关性，从而阐明汤姆逊效应的机理。今年，我们主要开展了以下几方面的研究。 1.了解汤姆逊效应的详细现象为了了解汤姆逊效应的详细现象，我们对汤姆逊系数进行了实验测量，目前其数据几乎没有公开。使用线状铝样品，通过改变长度、直径和绝缘条件，将不同密度的直流电流施加到相同材料的两根线中。此时，使用热电偶测量导线上五个位置的温度，并获得导线上的温度分布。汤姆逊系数通过最小二乘法计算，将测量的温度分布近似为从考虑焦耳热、汤姆逊效应和传热的稳定热传导方程获得的精确解。在使用上述方法计算汤姆逊系数的结果中，发现传统上被认为与电流密度无关的汤姆逊系数依赖于电流密度。另一方面，金属原子通量的发散是一种取决于所施加的电流密度的现象。因此，可以认为原子通量的散度要么影响汤姆逊系数本身，要么影响系数的推导方法，或者两者兼而有之。 2.基于由电流引起的原子通量发散理论的发热/吸热产生机制的理论构建作为第1项的结果，在基于被视为温度分布的汤姆逊效应现象计算的汤姆逊系数中观察到对电流密度的依赖性。。通过这一点，我们发现原子通量的散度可能涉及相同系数的推导，该系数被认为仅是温度的函数，并基于以下原理构建了发热/吸热产生机制的理论：原子通量散度理论奠定了基础。