
【化】 contact potential
contact; contiguity; get in touch with; meet; osculate; osculation; tangency
touch
【醫】 c.; contact; contiguity; hapt-; hapto-; per contiguum; taction; tactus
touch
【醫】 potential
接觸電位(Contact Potential)是電學中的基礎概念,指兩種不同導體或半導體相互接觸時,因材料本身的物理特性差異而在接觸界面處産生的電勢差。其英文術語對應為"Contact Potential" 或"Contact Potential Difference (CPD)"。
當兩種不同金屬(如銅和鋅)接觸時,由于各自的功函數(Work Function) 不同(功函數指電子從材料内部逃逸到真空所需的最小能量),電子會從功函數較小的金屬流向功函數較大的金屬,直至界面兩側的費米能級達到平衡。此過程在接觸面形成電荷積累層,産生穩定的内建電勢差,即接觸電位。其數學表達為: $$ V_{contact} = frac{phi_1 - phi_2}{e} $$ 其中 $phi_1$、$phi_2$ 為兩種材料的功函數,$e$ 為電子電荷量。
根據《牛津物理詞典》(Oxford Dictionary of Physics),接觸電位被定義為:"The potential difference generated between two dissimilar metals or semiconductors when they are brought into contact, due to the alignment of their Fermi levels."(當兩種不同金屬或半導體接觸時,因費米能級對齊而産生的電勢差)。
參考文獻來源
接觸電位是一個涉及電化學和材料科學的專業術語,其核心含義及形成機制可歸納如下:
接觸電位指兩種不同材料(如金屬或電解質)接觸時,因電子逸出功差異在界面形成的電位差。這種現象常見于金屬接觸或溶液界面,屬于界面電位差的一種。
金屬接觸電位:當兩種金屬接觸時,由于電子逸出功不同(電子脫離金屬表面所需的能量差異),電子會從逸出功低的金屬向逸出功高的金屬遷移,直至建立動态平衡,此時界面産生穩定電位差。
液體接界電位:不同溶液(或同種溶液不同濃度)接觸時,因離子遷移速率差異導緻電荷分布不均,形成液接電位。例如,鹽橋通過高濃度電解質平衡兩側液接電位。
概念 | 接觸電位 | 接觸電壓 |
---|---|---|
場景 | 材料界面(金屬/溶液) | 人體接觸帶電設備與地面的電位差 |
成因 | 電子逸出功/離子遷移差異 | 接地故障或設備漏電導緻電位梯度 |
應用領域 | 電池電動勢、電化學分析 | 電氣安全防護 |
在電池設計中,不同金屬電極的接觸電位是産生電動勢的重要因素(如銅鋅原電池)。在電路連接中,接觸電位可能導緻微小電流,精密儀器需選用逸出功相近的材料減少幹擾。
接觸電位差計算公式可表示為: $$ Delta phi = frac{W_A - W_B}{e} $$ 其中$W_A$、$W_B$為兩種材料的逸出功,$e$為電子電荷量。該公式量化了金屬間電子轉移産生的電位差。
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