接觸電位差?簡介

兩種不同的金屬互相接觸時所產(chǎn)生的電位差，即雙電層間的電位差。兩物體緊密接觸，其間距小于 25 × 10 — 8 cm 時，就出現(xiàn)雙電層和接觸電位差。其數(shù)值與兩種金屬的性質(zhì)及接觸面的溫度有關(guān)，與接觸面的大小和接觸時間的長短無關(guān)。在兩金屬相接觸后，逸出功較小的金屬由于失去電子而增高電勢，逸出功較大的金屬由于增加電子而降低電勢，兩者之間就呈現(xiàn)出了電位差。

任何導(dǎo)體插入電解質(zhì)溶液中，原本的固體與液體兩相介質(zhì)中各自平衡狀態(tài)就被相互影響。

以金屬鋅插入硫酸鋅溶液中為例，極性水分子和金屬表面鋅離子相互吸引而定向排列在金屬表面上；同時鋅離子在水分子的吸引和不停的熱運動沖擊下，有脫離晶格的趨勢，這樣就存在兩種情況，一是金屬中的電子吸引溶液中的金屬離子而存在使離子沉積到金屬上的作用，二是金屬溶解到溶液中。

剛才說的兩種情況哪個起主導(dǎo)作用是隨材料而有所不同的，但無論哪一種先起作用，都是引起一方減弱，另一方增強的結(jié)果，從而導(dǎo)致最終兩相趨于平衡。就像兩種東西存在溫度差一樣，接觸一定時間后，會相互作用而至平衡狀態(tài)。

當(dāng)然，在電化學(xué)過程中，這種平衡是動態(tài)的，那么金屬表面和溶液界面上就形成了一定的剩余電荷分布。有電荷，有距離（盡管這個距離極短），那這不就是一個電容器嘛？這也就是所謂的雙電層。電容器嘛，那當(dāng)然就有電場。

這個電場兩端的電位差，就是電極電勢的主要來源。

那么，兩個導(dǎo)體同時插入電解質(zhì)溶液中，當(dāng)然就是在每一個電極與溶液界面處都形成一個雙電層，都產(chǎn)生一定的電極電勢，注意，這是電勢，不是電壓。就像水的勢能與水壓不是同一概念一樣。

當(dāng)電氣裝置絕緣M損壞碰殼短路時，流經(jīng)接地極的短路電流為Id。如接地極的接地電阻力Rd，則在接地極處產(chǎn)生的對地電壓Ud=Id·Rd，通常稱Ud為故障電壓。一般情況下，接地線的阻抗可不計，則M上所呈現(xiàn)的電位即為Ud。當(dāng)人在流散區(qū)內(nèi)時，人所處的地電位為Uφ。此時如人接觸M，由接觸所產(chǎn)生的故障電壓Ut=Ud-Uφ。人站立在地上，而一只腳的鞋、襪和地面電阻為Rp，當(dāng)人接觸M時．兩只腳為并聯(lián)，其綜合電阻為Rp/2。在Ut的作用下，Rp/2與人體電阻RB串聯(lián)，則流經(jīng)人體的電流IB=Uf/（RB Rp/2），人體所承受的電壓Ut=IB·RB=Uf·RB/（RB Rp/2）。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時，觸及電氣裝置的手和觸及地面的雙腳之間所出現(xiàn)的接觸電壓Ut與M和接地極間的距離有關(guān)。當(dāng)M越靠近接地極，Uφ越大，則Uf越小，相應(yīng)地Ut也越小。當(dāng)人在流散區(qū)范圍以外，則Uφ=0，此時Uf=Ud，Ut=Ud·RB/RB Rp/2），Ut為最大值。由于在流散區(qū)內(nèi)人所站立的位置與Uφ有關(guān)，通常以站立在離電氣裝置水平方向0.8m和手接觸電氣裝置垂直方向1.8m的條件計算接觸電壓。如電氣裝置在流散區(qū)以外，計算接觸電壓Ut時就不必考慮上述水平和垂直距離 。。

當(dāng)任一臺電動機(jī)絕緣損壞，發(fā)生碰殼短路時，因為它們的外殼接在同一接地極上,3臺電動機(jī)外殼都得到與接地極相同的對地電壓U 。人手接觸任一電動機(jī)外殼時，在人的手和腳之間都將承受接觸電壓，而且距接地體越遠(yuǎn)，接觸電壓越高。接觸電位差主要產(chǎn)生于電力系統(tǒng)的短路電流，也可能來自雷擊電流。為了避免接觸電壓對人身的傷害，接地網(wǎng)的外緣應(yīng)該閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形。如仍不能滿足要求，可敷設(shè)水平均壓帶。接地網(wǎng)邊沿經(jīng)常有人通過的地方，可鋪設(shè)礫石或瀝青路面,也可敷設(shè)均壓帶。中國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在大接地短路電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點兩相接地時，地面到設(shè)備水平距離0.8m處與設(shè)備外殼（或與外殼相連的架構(gòu)）或墻壁離地面垂直距離1.8m處之間的電位差應(yīng)滿足下式規(guī)定 式中ρ為人腳站立處地表的土壤電阻率（Ωm）,t為接地短路電流的持續(xù)時間 (s)。在小接地短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，一般并不迅速切斷故障，接地電流的持續(xù)時間比較長，所以，須把接觸電位差的允許值降低。此時，Et應(yīng)滿足下式的規(guī)定 Et=50 0.05ρ 。

條件比較惡劣的場所,如礦井和水田,Et的允許值應(yīng)適當(dāng)降低 。

兩塊金屬中逸出功大的一個具有較低的電位。此電位差即接觸電位差。用光電效應(yīng)法與熱電發(fā)射法分別測出的一些金屬的逸出功的值。利用此表即可求出其中任二種金屬間的接觸電位差以及哪一金屬具有較低電勢。

值得注意的是，金屬A、B所帶的電荷都分布在其表面上，金屬內(nèi) 的電子密度不變，在兩金屬接觸面上正負(fù)電荷形成一偶電層。兩塊金屬的接觸電位差實質(zhì)上就是這偶電層產(chǎn)生的。

兩塊金屬中逸出功大的一個具有較低的電位。此電位差即接觸電位差。用光電效應(yīng)法與熱電發(fā)射法分別測出的一些金屬的逸出功的值。利用此表即可求出其中任二種金屬間的接觸電位差以及哪一金屬具有較低電勢。

值得注意的是，金屬A、B所帶的電荷都分布在其表面上，金屬內(nèi)的電子密度不變，在兩金屬接觸面上正負(fù)電荷形成一偶電層。兩塊金屬的接觸電位差實質(zhì)上就是這偶電層產(chǎn)生的 。