接触電位差に関して

接触電位差は２種の異なる金属を接触させたときに生じる電位差のことですが、
例えば、金と銅を接触させてその両側からテスターで電圧を測れば、
電池などを繋いでいなくても電圧が検出されるということなのでしょうか？
実際にやったわけではないのですが、にわかには信じがたいのですが・・

No.1 回答者： SVOC 回答日時： 2009/05/17 18:29

極端なことを言えばその通りです

普通のテスタで検出可能な電圧としてまでは無理でしょうが、それなりに広大な面積で接触させれば検出可能な電圧レベルまで行くでしょう
金は安定度が高くて不適ですので相手はアルミとか

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

しかし接触電位差は物質の組み合わせのみで決まる値であって接触面積には相関を持たないように思うのですが、
広大な面積で接触させれば検出可能な電圧レベルまで行くというのはどういう理屈によるものなのでしょうか？
その値というのは接触面積に比例して増加するということなのか、どこか決まった値で頭打ちするのかどちらなのでしょうか？

お礼日時：2009/05/17 18:46

No.2 ベストアンサー 回答者： doc_sunday 回答日時： 2009/05/17 22:06

>しかし接触電位差は物質の組み合わせのみで決まる値であって接触面積には相関を持たないように思うのですが、

>広大な面積で接触させれば検出可能な電圧レベルまで行くというのはどういう理屈によるものなのでしょうか？
ここにはトリックがあります。普通の電圧計は実際には電流計なのです。電流計に抵抗を組み合わせてE=iRの関係からEを求めています。iが小さいとRが莫大でもEは測れないのです。
そのため測れる程の電気量を安定に生じさせるために巨大な金属塊を必要とするのです

No.3 回答者： d9win 回答日時： 2009/05/19 08:19

金と銅を接触させてその両側からテスターで電圧を測っても、電圧は検出されません。

テスターのリード金属と金あるいは銀の間にも接触電位差があるからです。
例えば、テスターのリード金属が銅とします。そして、金の両端にテスターリードを接触させたとします。銅-金の間の接触電位差は、金-銅の間の接触電位差と大きさは等しく、極性が逆になります。このためテスターリードの両端の電位差はゼロとなります。
テスターリードの間に金-銀がある場合には、銅-金と銀-銅の接触電位の違いが、ちょうど金-銀の接触電位差と同じで極性が逆となるため、やはりテスターの値は0Vとなります。
ちなみに、p形半導体とn形半導体の間に生じている拡散電位も、接触電位とほぼ同じ概念です。

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2163763.html

No.4 回答者： d9win 回答日時： 2009/05/19 09:11

前回答を訂正します。

測定対象の銅を、途中から銀に取り違えてました。すいません。
金と銅を接触させてその両側からテスターで電圧を測っても、電圧は検出されません。テスターのリード金属と金あるいは銅の間にも接触電位差があるからです。
例えば、テスターのリード金属がニッケルとします。そして、金の両端にテスターリードを接触させたとします。ニッケル-金の間の接触電位差は、金-ニッケルの間の接触電位差と大きさは等しく、極性が逆になります。このためテスターリードの両端の電位差はゼロとなります。
テスターリードの間に金-銅がある場合には、ニッケル-金と銅-ニッケルの接触電位の違いが、ちょうど金-銅の接触電位差と同じで極性が逆となるため、やはりテスターの値は0Vとなります。
ちなみに、p形半導体とn形半導体の間に生じている拡散電位も、接触電位とほぼ同じ概念です。pnダイオードの両端に電圧が生じない説明は参照URLにあります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
お礼が遅れてしまい申し訳ありません。


テスターのプローブとの接触電位差のせいで、２つの金属を貼り合わせた試料の接触電位差を測定することは出来ない、という話ですが、
もし２つのプローブの材質を金と銀など異種の金属にしたとしても、そのプローブと本体を結ぶ導線との間にも接触電位差が生じるため、
導線の材質も異種の金属にしなければ、テスターではどうやっても接触電位差を計測することは出来ないということでしょうか？

では、実際に接触電位差を計測するにはどうしたら良いのでしょうか？

お礼日時：2009/06/28 15:01

No.5 回答者： d9win 回答日時： 2009/06/29 02:37

テスターではどうやっても接触電位差を計測することは出来ないと思います。

どんな材料も、真空との間に固有の電位差があると考えられ、それは仕事関数と呼ばれます。そして、２つの材料の接触電位差は、それらの仕事関数の差と同じ値となります。
大抵の材料の仕事関数は理科年表等に載ってますので、それらの差から、接触電位差を求めることができます。新たな化合物を合成したりした場合には、その仕事関数を測らねばなりません。
仕事関数は、その材料に照射する光のエネルギーを増やしていく時、電子が飛び出し始める時のエネルギーに当たります。すなわち、光電効果の起こる敷居エネルギーとして測定することができます。詳しいやり方は、"仕事関数　測定法"で検索して見て下さい。その他の巧妙な測定方法もあります。

参考URL：http://mat.chem.nagoya-u.ac.jp/info/special/12/s …