III. Основы электродинамики
Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией, а сам раствор электролитом, способным проводить ток.
В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.
Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит
Электрохимический эквивалент вещества — табличная величина.
Второй закон Фарадея:
Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.
Электрический ток в металлах
При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.
Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления — табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.
Явление сверхпроводимости. При температурах близких к абсолютному нулю (-2730C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость — микроскопический квантовый эффект.
Применение электрического тока в металлах
Лампа накаливания производит свет за счет электрического тока, протекающего по нити накала. Материал нити накала имеет высокую температуру плавления (например, вольфрам), так как она разогревается до температуры 2500 – 3250К. Нить помещена в стеклянную колбу с инертным газом.
Электрический ток в газах
Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.
Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.
Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.
Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.
В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».
Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.
Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.
Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!
Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод.
Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.
Электрический ток в вакууме
А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum — пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления термоэлектронной эмиссии — испускания веществом электронов при нагревании.
Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — катод, холодный электрод, собирающий термоэлектроны — анод.
Источник: http://fizmat.by/kursy/jelektricheskij_tok/sreda_toka
Электрический ток в жидкостях
Жидкости, как и любые другие вещества, могут быть проводниками, полупроводниками и диэлектриками. Например, дистиллированная вода будет являться диэлектриком, а растворы и расплавы электролитов будут являться проводниками. Полупроводниками будут являться, например, расплавленный селен или расплавы сульфидов.
Электролитическая диссоциация — это процесс распадения молекул электролитов на ионы под действием электрического поля полярных молекул воды. Степенью диссоциации называется доля молекул распавшихся на ионы в растворенном веществе.
Степень диссоциации будет зависеть от различных факторов: температура, концентрация раствора, свойства растворителя. При увеличении температуры, степень диссоциации тоже будет увеличиваться.
После того как молекулы разделились на ионы, они движутся хаотично. При этом два иона разных знаков могут рекомбинироваться, то есть снова объединиться в нейтральные молекулы. При отсутствии внешних изменений в растворе должно установиться динамическое равновесие. При нем число молекул которое распалось на ионы за единицу времени, будет равняться числу молекул, которые снова объединятся.
Носителями зарядов в водных растворах и расплавах электролитов будут являться ионы. Если сосуд с раствором или расплавом включить в цепь, то положительно заряженные ионы начнут двигаться к катоду, а отрицательные – к аноду. В результате этого движения возникнет электрический ток. Данный вид проводимости называют ионной проводимостью.
Помимо ионной проводимости в жидкостях может обладать и электронной проводимостью. Такой тип проводимости свойственен, например, жидким металлам. Как отмечалось выше, при ионной проводимости прохождение тока связано с переносом вещества.
Электролиз
Вещества которые входят в состав электролитов, будут оседать на электродах. Этот процесс называется в электролизом. Электролиз – процесс выделения на электроде вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.
Электролиз нашел широкое применение в физике и технике. С помощью электролиза поверхность одного металла покрывают тонким слоем другого металла. Например, хромирование и никелирование.
С помощью электролиза можно получить копию с рельефной поверхности. Для этого необходимо, чтобы слой металла, который осядет на поверхности электрода, легко можно было снять. Для этого иногда на поверхность наносят графит.
Процесс получения таких легко отслаиваемых покрытий получил название гальвано-пластика. Этим метод разработал русский ученый Борис Якоби при изготовлении полых фигур для Исаакиевского собора с Санкт-Петербурге.
Еще одним способом применения электролиза является получение чистого металла из примесей. С помощью электролиза изготавливают печатные платы для различных цифровых устройств.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Электронные пучки.Электронно — лучевая трубка
Следующая тема: Законы электролиза Фарадея
Источник: http://www.nado5.ru/e-book/ehlektricheskii-tok-v-zhidkostyakh
Что такое электрический ток? В чем измеряется и его природа
Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.
Как образуется ток?
Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).
В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.
Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.
Где возникает ток?
Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:
- В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
- В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.
Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.
- В газах под действием разности потенциалов образуется плазма. Заряженными частицами являются ионы, плюсовые и минусовые, и свободные электроны, образующиеся под воздействием ионизатора.
- В вакууме электрический ток существует в виде потока электронов, которые движутся от катода к аноду.
- В полупроводниках в направленном движении участвуют электроны, перемещающиеся от одного атома к другому, и образующиеся при этом вакантные места – дырки, которые условно считают плюсовыми.
При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки.
При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.
Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:
От чего зависит ток?
На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:
В чем измеряется ток?
Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам —амперметром.
Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.
Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).
Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:
Постоянный и переменный — в чём различие?
Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/817-elektricheskij-tok-opredelenie-edinitsy-izmereniya-raznovidnosti.html
Электрический ток в жидкостях и расплавах
Свободные электрические заряды бывают не только в металлах и это не только электроны. Есть так же свободные носители зарядов, которые именуются — ионами. Что они из себя представляют и чем отличаются от элементарных частиц таких как электрон, протон, нейтрон, фотон? Хороший вопрос.
Общее у них то, что и те и другие (за исключением нейтрона и фотона) имеют некоторое количество электрического заряда. Для электронов и протонов — это всегда элементарный заряд, а для ионов величина заряда может быть больше одного элементарного, но всегда кратна ему. Следующая их общность — это их свободность. И те и другие не связаны, а значит могут свободно менять характеристики своего движения под действием электрического поля.
Отличия между ионами и элементарными зарядами (протон, электрон) в том, что ионы — это атомы вещества их химической таблицы Менделеева и их изотопы. Эти атомы обладают особенностью. В своём составе они имеют больше электронов чем положено, или же они потеряли свои электроны.
Это может быть много электронов на атом, или же всего лишь один единственный. Кроме электронов у атома есть ещё и протоны, но их потеря или присоединение означает ядерную реакцию и изменение структуры атома. Также ионами могут стать многообразные соединения атомов — то есть молекулы и радикалы.
Но рассмотрим для простоты примеры на основе атомов.
Ионы бывают двух знаков — положительные +Q и отрицательные -Q. Для того, чтобы получить атому (+) заряд, ему достаточно потерять хотя бы один электрон на своей орбите, тогда баланс будет нарушен и протонов станет больше, чем электронов.
Возникает дефицит, недостаток электронов, атом начинает жаждать получить новый электрон. Такой атом превращается в положительный ион, или иначе называют его ещё катионом.
Чтобы получить отрицательный ион (-), который иначе называют анионом, достаточно электрически нейтральному атому присоединить хотя бы один дополнительный электрон.
Электрический ток из свободных зарядов — ионов
Ток проводимости, который существует в металлах, где свободными носителями зарядов являются электроны, и ток в жидкостях и расплавах, отличаются в производимых эффектах.
Разумеется, есть у них много общего, прежде всего — это поток электричества dq/dt не равен нулю, то есть в сечении, перпендикулярном направлению электрического тока происходит изменение количества заряда. Также действие электрического тока сопровождается выделением энергии в виде теплового излучения и магнитными явлениями.
Из отличий можно выделить прежде всего электрохимические преобразования в веществе, а также в большинстве случаев, отсутствие способности экранироваться от внешних электромагнитных полей.
Кроме перечисленных отличий есть одно важное замечание. Для существования электрического тока нужен источник. Трудно найти такой источник из существующих, который источал бы ионы, практически все известные источники тока — это источники свободных электронов. Это связано с тем, что ионы — это неустойчивое состояние атомов и молекул, в отличии от стабильных и вездесущих электронов.
Когда через проводник, состоящий из свободных ионов протекает электричество, где источник на одном полюсе имеет избыток электронов, а на другом их недостаток, то неизбежно свободные ионы на одном полюсе получают недостающие им электроны и становятся нейтральными, а на другом полюсе имеющие избыток электронов ионы — отдают лишнее и также становятся нейтральными. Если выражаться языком химии, то здесь происходит реакция электрохимического восстановления и окисления. Там где ионам выдают недостающие электроны, будет катод («минус»), а идущие туда ионы называются катионами. Там где отнимают у ионов, называемых анионами, лишнее электроны, там будет анод («плюс»).
Катионы движутся к катоду. Анионы движутся к аноду. При обозначении полярности источников питания в настоящее время обозначают именно катоды и аноды. Катод — это знак «минус» на источнике, а анод — знак «плюс» на источнике. В проводнике, где свободные носители — электроны, имеющие знак заряда (-), движение тока идёт от катода к аноду, то есть от «минуса» к «плюсу».
Это может показаться странным, так как в литературе обычно стрелкой обозначают направление тока и оно показано как идущее от «плюса» к «минусу». Пусть это не вводит вас в заблуждение. Дело в том, что первоначально знаком «плюс» обозначался избыток электричества, а знаком «минус» недостаток. Электричество перетекало от того места где его много, туда, где его нет, но где его с нетерпением ждут.
Вдобавок электричество делили на два вида, положительное и отрицательное, а потом был обнаружен элементарный заряд — электрон, которому присвоили знак (-). В итоге остался один вид электричества — отрицательное, но полярность обозначались по привычке как для положительного электричества.
Именно поэтому так и показываю направление тока от «плюса» к «минусу», хотя фактически движение зарядов идёт на оборот.
Если имеется проводник, где есть только анионы, то они будут двигаться в сторону анода, если же проводник имеет только катионы, то они будут двигаться в сторону катода. Всегда наоборот, это как плюс к минусу и минус к плюсу.
Вполне может оказаться, что в проводнике есть оба типа ионов, тогда каждый из них двинется в свою сторону. В итоге получится движение в обоих направлениях. Спрашивается.
Как быть с величиной силы тока? Вроде как выходит, что через сечение зашло одно количество зарядов (анионы), и вышло другое количество (катионы). В этом случае заряды суммируются с учётом их знаков полярности.
Ещё одним отличием от тока проводимости является температурная зависимость. Для металлов увеличение температуры ухудшает их проводимость, сопротивление металлов при нагреве увеличивается. В случае проводящих жидкостей зависимость обратная. Увеличение температуры улучшает подвижность ионов, при нагреве проводящих жидкостей их сопротивление уменьшается.
Электролиты и расплавы
Многие химические соединения способны растворятся в воде. Такое растворение называется электролитической диссоциацией. Но диссоциация возможна и без участия воды. Достаточно расплавить кристаллы химического соединения и получить расплав. Вода обладает феноменальной способностью растворять в себе почти все химические элементы. Мировой океан представляет собой раствор ионов практически всей таблицы элементов Менделеева.
Каждому из вас приходилось употреблять в пищу электролиты, уже хотя бы потому, что мы солим пишу, а раствор соли в воде и есть электролит. Однако, следует заметить, что растворение сахара в воде — это не электролит, потому как не происходит распад молекулы сахара на ионы.
Желудочный сок, кровь, лимфа, все жидкости в организме человека представляют собой электролиты. Мы с вами, животные и растения — все состоят из электролитов. А что же такое электролит? Электролитом называют раствор (обычно в воде) или расплав ионов. Все электролиты принято называть проводниками второго рода.
Различают слабые и сильные электролиты по степени диссоциации молекул. Большинство неорганических кислот относится к сильным электролитам, а вот вода относится к слабому электролиту. Тем не менее, вода всё же считается проводником второго рода.
Дистиллированная вода плохо проводит электричество, но стоит только в ней растворить соли, или же добавить в неё кислоту или щёлочь, так её проводимость улучшается в разы.
Электролиты применяются в химических источниках тока, таких как гальванические элементы и аккумуляторы. В производственных процессах гальваники и электрохимии, также применяются электролиты и используют электрохимические процессы идущие при протекании электричества через жидкости.
Расплавы веществ точно также как водные электролиты являются проводниками второго рода и могут называться электролитами. Для того, чтобы получить алюминий из глинозёма, используют их расплавы. Через глинозём пропускают электричество и происходит процесс электролиза и на одном из электродов выделяется алюминий. Это очень энергозатратный процесс, но он подобен тому как происходит разложение воды на кислород и водород под действием электрического тока.
Жидкие диэлектрики
Не все жидкости являются электролитами и не все расплавы будут содержать свободные ионы.
Если в растворе отсутствуют свободные ионы и есть лишь незначительное количество свободных электронов, то этот раствор будет проводить электричество, через него возможно прохождение электрического тока, но такой раствор нельзя назвать проводником второго рода и тем более проводником первого рода. Такое вещество будет вести себя как диэлектрик и проявлять больше изоляционные свойства, чем проводимость.
Дата: 15.05.2015
Valentin Grigoryev (Валентин Григорьев)
Источник: http://electricity-automation.com/page/elektricheskiy-tok-v-zhidkostyakh-i-rasplavakh
Электрический ток в различных средах
Конспект по физике для 8 класса «Электрический ток в различных средах». Что представляет собой электрический ток в металлах, электролитах и газах.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Электрический ток может проходить через различные вещества: металлы, растворы и расплавы некоторых веществ и при определённых условиях через газы. Для возникновения электрического тока в какой-либо среде необходимо, чтобы в ней имелись заряженные частицы, которые будут перемещаться под действием электрического поля. Этими частицами могут быть как электроны, так и ионы.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ
Металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение. Частицы в металлах располагаются в определённом порядке, образуя кристаллическую решётку. В узлах кристаллической решётки металла расположены положительные ионы, а в пространстве между ними хаотично движутся свободные электроны.
Если в металле создать электрическое поле, то свободные электроны начнут двигаться упорядоченно в направлении действия электрических сил. Возникнет электрический ток. Итак, электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.
Доказательство того, что ток в металлах создают именно свободные электроны, было получено в опытах, поставленных в 1913 г. российскими физиками Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси и в 1916 г. английскими физиками Р. Толменом и Т. Стюартом.
В основе этих опытов лежит предположение о том, что если металлический проводник привести в движение и резко затормозить, то свободные электроны должны по инерции продолжать движение относительно ионной решётки, подобно тому как отклоняются вперёд пассажиры при резком торможении автобуса. Следовательно, в проводнике должен возникнуть кратковременный электрический ток.
Для проведения подобного опыта на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам. Диски соединяют с чувствительным прибором, называемым гальванометром, который позволяет судить о наличии тока.
Катушку приводят в быстрое вращение, а затем резко останавливают. Стрелка гальванометра при торможении катушки отклоняется, что говорит о возникновении кратковременного тока.
По направлению отклонения стрелки и устанавливается, что ток создаётся движением именно отрицательно заряженных частиц.
В медной проволоке на каждый атом меди приходится в среднем один свободный электрон. В куске проволоки массой m = 64 г находится примерно 6 • 1023 свободных электронов.
Неправильно думать, что электроны в электрическом поле движутся прямолинейно. Траектория их движения является сложной из-за взаимодействия с другими частицами. Движение электронов в этом случае напоминает дрейф льдин во время ледохода, когда они, двигаясь беспорядочно и сталкиваясь друг с другом, дрейфуют по течению реки.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ
Растворы солей, кислот и щелочей также могут проводить электрический ток. Такие растворы называют растворами электролитов.
В сосуд с дистиллированной водой опустим два угольных электрода (стержня) и соединим их с источником тока, лампочкой и ключом. Между электродами возникает электрическое поле, но лампочка не горит.
Это означает, что дистиллированная вода не проводит электрический ток. Но если растворить в воде какую-либо соль, например поваренную, то лампочка загорится.
Это означает, что в растворе поваренной соли присутствуют свободные заряды, которые создают электрический ток. Что это за частицы?
При растворении в воде солей, кислот и щелочей нейтральные молекулы этих веществ распадаются на положительные и отрицательные ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией.
Например, молекулы поваренной соли распадаются на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Пока электрическое поле отсутствует, ионы совершают беспорядочное тепловое движение. Но в электрическом поле ионы, подобно электронам в металлах, начинают двигаться.
Положительные ионы натрия в электрическом поле будут двигаться к электроду, соединённому с отрицательным полюсом источника тока. Такой электрод называют катодом. А отрицательные ионы хлора будут двигаться к электроду, соединённому с положительным полюсом источника тока.
Такой электрод называют анодом.
Электрический ток в растворах (или расплавах) электролитов представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях.
При протекании электрического тока через растворы или расплавы электролитов на электродах выделяется чистое вещество. Этот процесс называют электролизом. Электролиз широко используется в современной электрометаллургии — получении металлов путём электролиза. Например, весь алюминий в настоящее время получают электролитически. Хорошим примером также является электролитическое очищение (рафинирование) меди.
Посредством электролиза можно покрыть металлические предметы слоем другого металла. Этот процесс называется гальваностегией.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ
Укрепим две металлические пластины параллельно друг другу. Соединим одну со стержнем, а другую с корпусом электроскопа. Сообщим им разноимённые заряды.
Опыт показывает, что электроскоп не разряжается. Это означает, что воздух между пластинами не проводит электрический ток.
В обычных условиях газы являются хорошими изоляторами, так как они состоят из нейтральных атомов или молекул. В них нет свободных электрических зарядов, которые могут создавать электрический ток.
Если внести в пространство между пластинами пламя спички или спиртовки, то электроскоп быстро разрядится.
Этот опыт показывает, что под действием пламени газ может стать проводником электрического тока, потому что часть нейтральных атомов и молекул газа превращается в ионы. Электроны могут отрываться от атомов также под действием света.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрический ток в различных средах».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Источник: http://xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai/jelektricheskij-tok-v-razlichnyh-sredah/
Тема: Электрический ток в электролитах. Законы Фарадея для электролиза
Электролитаминазываются растворы солей, щелочей иликислот в воде или некоторых другихжидкостях, а также расплавы солей,являющихся в твердом состоянии ионнымикристаллами.
Электролиты-вещества,растворы которых проводят электрическийток.
Электролиты-этокласс проводников, в которых электрическийток всегда сопровождается их химическимиизменениями.
Чистая дистиллированнаявода практически диэлектрик.
Молекулы электролитаи растворителя являются дипольными.Поэтому в растворе каждую молекулуэлектролита окружает группа молекулрастворителя.
Рис.
Очевидно, чтомолекулы растворителя стремятся, какбы разорвать молекулу электролита надве части; этому способствует такжетепловое движение молекул в электролита.
В результатебольшинство молекул распадается наположительные и отрицательные ионы.
Например: молекулаNаClраспадется на ионы Nа-и Cl+.
Распад молекулна ионы под действием растворителяназывают электрической диссоциацией.
При диссоциацииионы водорода и всех металлов оказываютсязаряженными положительно.
Подвижныминосителями зарядов являются толькоионы.
Электрическоеполе вызывает упорядоченное движениеионов в электролите: отрицательные ионыдвижутся к положительному электроду,а положительные ионы — к отрицательному.
Ток в электролитахпредставляет собой упорядоченноедвижение ионов.
Прохождениеэлектрического тока через электролитсопровождается электролизом – выделениемна электродах, опущенных в электролит,составных частей вещества.
Первый законФарадея:масса вещества выделившегося приэлектролизе, прямо пропорциональнаколичеству электричества, прошедшегочерез раствор. или ,где kкоэффициентпропорциональности, который называетсяэлектрохимическим эквивалентом данноговещества.
,единицы измерения системе СИ: .
Второй законФарадея:электрохимические эквиваленты веществпропорциональны отношениям их молярныхмасс к валентности. ,где F– постоянная Фарадея численно равнаязаряду, который должен пройти черезэлектролит, чтобы на электроде выделился1 моль одновалентного вещества.
.
Обобщенный законФарадея: ,где — химический эквивалент.
Вопросы длясамопроверки:
-
Что называют электролитами?
-
Что называется электрической диссоциацией?
-
Что представляет собой ток в электролитах?
-
Что называется электролизом?
-
Сформулируйте первый закон Фарадея.
-
Сформулируйте втрой Фарадея.
1. Несамостоятельный и самостоятельный разряды
Газ при нормальныхусловиях состоит из нейтральных молекул(или атомов) и потому является диэлектриком.Проводником электрического тока газстановится только в том случае, когдахотя бы часть его молекул ионизируется– распадается на положительно заряженныеионы и электроны под действием внешнеговоздействия (ионизатора).
Ионизаторы: пламя,ультрафиолетовое, рентгеновскоерадиоактивное излучения. Под действиемионизатора газ становится проводником.
Процесс протеканияэлектрического тока через газ называетсягазовым разрядом.
В газах электронно– ионная проводимость.
Электрическимтоком в газахназывается направленное движениеположительных ионов к катоду, отрицательныхионов и электронов к аноду.
Электрическийразряд,для существования которого необходимвнешний ионизатор, называетсянесамостоятельным газовым разрядом.
Электрическийразрядв газе, продолжающийся и после прекращениядействия внешнего ионизатора, называетсясамостоятельным газовым разрядом.
Понятие о плазме.
Частично илиполностью ионизированный газ, в которомконцентрации положительных и отрицательныхзарядов примерно равны, называетсяплазмой.
Источник: https://studfile.net/preview/7289596/page:24/
Электрический ток в жидкостях: применение — Asutpp
То, что жидкости могут отлично проводить электрическую энергию, знают абсолютно все. И также общеизвестным фактом является то, что все проводники по своему типу делятся на несколько подгрупп. Предлагаем рассмотреть в нашей статье, как электрический ток в жидкостях, металлах и прочих полупроводниках проводится, а также законы электролиза и его виды.
Теория электролиза
Чтобы было легче понять, о чем идет речь, предлагаем начать с теории, электричество, если мы рассматриваем электрический заряд, как своего рода жидкость, стало известным уже более 200 лет. Заряды состоят из отдельных электронов, но те, настолько малы, что любой большой заряд ведет себя как непрерывного течения, жидкость.
Как и тела твердого типа, жидкие проводники могут быть трех типов:
- полупроводниками (селен, сульфиды и прочие);
- диэлектиками (щелочные растворы, соли и кислоты);
- проводниками (скажем, в плазме).
Процесс, при котором происходит растворение электролитов и распадение ионов под воздействием электрического молярного поля, называется диссоциация.
В свою очередь, доля молекул, которые распались на ионы, либо распавшихся ионов в растворенном веществе, полностью зависит от физических свойств и температуры в различных проводниках и расплавах.
Обязательно нужно помнить, что ионы могут рекомбинироваться или вновь объединиться. Если условия не будут меняться, то количество распавшихся ионов и объединившихся будет равно пропорциональным.
В электролитах проводят энергию ионы, т.к. они могут являться и положительно заряженными частицами, и отрицательно. Во время подключения жидкости (или точнее, сосуда с жидкостью к сети питания), начнется движение частиц к противоположным зарядам (положительные ионы начнут притягиваться к катодам, а отрицательные – к анодам). В этом случае, энергию транспортируют непосредственно, ионы, поэтому проводимость такого типа называется – ионной.
Во время этого типа проводимости, ток переносят ионы, и на электродах выделяются вещества, которые являются составляющими электролитов. Если рассуждать с точки зрения химии, то происходит окисление и восстановление. Таким образом, электрический ток в газах и жидкостях транспортируется при помощи электролиза.
Законы физики и ток в жидкостях
Электричество в наших домах и технике, как правило, не передается в металлических проволоках,. В металле электроны могут переходить от атома к атому, и, таким образом нести отрицательный заряд.
Как жидкости, они приводятся в виде электрического напряжения, известного как напряжение, изменяемом в единицах – вольт, в честь итальянского ученого Алессандро Вольта.
Электрический ток в жидкостях: полная теория
Также, электрический ток течет от высокого напряжения в низкое напряжение и измеряется в единицах, известных как ампер, названных по имени Андре-Мари Ампера. И согласно теории и формулы, если увеличить напряжение тока, то его сила также увеличится пропорционально. Это соотношение известно как закон Ома. Как пример, виртуальная ампермерная характеристика ниже.
Рисунок: зависимость тока от напряжения
Закон Ома (с дополнительными подробностями относительно длины и толщины проволоки), как правило, является одним из первых вещей, преподаваемых в классах, изучающих физику, многие студенты и преподаватели поэтому рассматривают электрический ток в газах и жидкостях как основной закон в физике.
Для того чтобы увидеть своими глазами движение зарядов, нужно приготовить колбу с соленой водой, плоские прямоугольные электроды и источники питания, также понадобится ампермерная установка, при помощи которой будет проводиться энергия от сети питания к электродам.
Рисунок: Ток и соль
Пластины, которые выступают проводниками необходимо опустить в жидкость, и включить напряжение. После этого начнется хаотичное перемещение частиц, но как после возникновения магнитного поля между проводниками, этот процесс упорядочится.
Как только ионы начнут меняться зарядами и объединяться, аноды станут катодами, а катоды – анодами. Но здесь нужно учитывать и электрическое сопротивление.
Конечно, не последнюю роль играет теоретическая кривая, но основное влияние – это температура и уровень диссоциации (зависит от того, какие носители будут выбраны), а также выбран переменный ток или постоянный.
Завершая это опытное исследование, Вы можете обратить внимание, что на твердых телах (металлических пластинах), образовался тончайший слой соли.
Электролиз и вакуум
Электрический ток в вакууме и жидкостях – это достаточно сложный вопрос. Дело в том, что в таких средах полностью отсутствуют заряды в телах, а значит, это диэлектрик. Иными словами, наша цель – это создание условий, для того, чтобы атом электрона мог начать свое движение.
Для того нужно использовать модульное устройство, проводники и металлические пластины, а далее действовать, как и в методе выше.
Проводники и вакуумХарактеристика тока в вакууме
Применение электролиза
Этот процесс применяется практически во всех сферах жизни. Даже самые элементарные работы подчас требуют вмешательства электрического тока в жидкостях, скажем,
При помощи этого простого процесса происходит покрытие твердых тел тончайшим слоем какого-либо металла, например, никелирование иди хромирование Т.е. это один из возможных способов борьбы с коррозийными процессами. Подобные технологии используются в изготовлении трансформаторов, счетчиков и прочих электрических приборов.
Надеемся, наше обоснование ответило на все вопросы, которые возникают, изучая явление электрический ток в жидкостях. Если нужны более качественные ответы, то советуем посетить форум электриков, там Вас с радостью проконсультируют бесплатно.
Источник: https://www.asutpp.ru/elektricheskij-tok-v-zhidkostyax.html
