Закон Фарадея для электролиза:
масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через раствор (расплав) электролита
m = kQ
k – электрохимический эквивалент вещества
Единица измерения электрохимического эквивалента – кг/Кл
Объединенный закон Фарадея для электролиза:
m = Q
М – молярная масса
n – валентность химического элемента
F = 9.65*104 Кл/моль – постоянная Фарадея
Электрический ток – это совокупность упорядоченно движущихся заряженных частиц.
При движении заряженных частиц в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое. Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит.
Электрический заряд перемещается через поперечное сечение проводника лишь в том случае, если наряду с беспорядочным движением электроны участвуют в упорядоченном движении.
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц
Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов или ионов. Если перемещать нейтральное в целом тело, то, несмотря на упорядоченное движение огромного числа электронов и атомных ядер, электрический ток не возникнет.
Полный заряд, переносимый через любое сечение проводника, будет при этом равным нулю, так как заряды разных знаков перемещаются с одинаковой средней скоростью.
Электрический ток имеет определенное направление.
За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. (электроны движутся в противоположном направлении)
Направление тока совпадает с направлением напряженности электрического поля, вызывающего этот ток.
Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.
Движение частиц в проводнике непосредственно не видно. О наличии электрического тока судят по тем действиям и явлениям, которые его сопровождают:
- тепловое – нагревание проводника, по которому течет ток;
- химическое - электрический ток может изменять химический состав проводника, например выделять его составные химические части;
- магнитное - силовое воздействие на соседние токи и на намагниченные тела.
Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо:
- наличие свободных заряженных частиц.
- сила, действующая на них в определенном направлении
Если положительные и отрицательные заряды связаны друг с другом в атомах или молекулах, то их перемещение не приведет к появлению электрического тока.
Если внешняя сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за сопротивления, оказываемого их движению ионами кристаллической решетки металлов или нейтральными молекулами электролитов.
(На заряженные частицы действует электрическое поле с силой F = qE.)
Обычно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц.
Только в статическом случае, когда заряды покоятся, электрическое поле внутри проводника равно нулю.
Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника существует разность потенциалов.
Когда разность потенциалов не меняется во времени, то в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.
Электрическое поля внутри проводника и соответственно разность потенциалов на его концах создается за счет действия внешнего источника тока.
Перенос зарядов с одного конца проводника на другой осуществляется за счет источника тока.
Движение носителей заряда внутри проводника происходит за счет сил электрической природы, а внутри источника тока – не электрической.
Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.
Сила тока - физическая величина, определяющая величину электрического заряда, перемещаемого в единицу времени через поперечное сечение повода
I =
Единица измерения – А (Ампер , в честь ученого Анри Ампера)
Сила тока в данный момент времени – скалярная величина, равная пределу отношения величины электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени его прохождения:
(В более общем виде сила тока равна отношению заряда dq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени dt, к этому интервалу времени)
I = = (производная заряда по времени)
Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.
Магнитное взаимодействие проводников используется для определения величины силы тока.
1 ампер – сила тока, проходящего по двум параллельным проводникам бесконечной длины, и малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 метра друг от друга в вакууме, при которой магнитный поток вызывает в низ силу взаимодействия, равную 2*10-7Н на каждый метр длины.
Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.
Сила тока, подобно заряду,— величина скалярная.
Она может быть как положительной, так и отрицательной.
Знак силы тока зависит от того, какое из направлений вдоль проводника принять за положительное.
Cила тока I > 0, если направление тока совпадает с условно выбранным, положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I < 0.
Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.
Плотность тока – векторная физическая величина численно равная заряду переносимому за единицу времени через единичную площадку поперечного сечения расположенного перпендикулярно току:
j =
Единица измерения – А/м2 = Кл/с*м2
Можно говорить о потоке вектора плотности тока через площадь поперечного сечения.
Для измерения силы тока амперметр включают в цепь последовательно.
Сам амперметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. Поэтому сопротивление участка цепи с включенным амперметром увеличивается и при неизменном напряжении сила тока в нем уменьшается по закону Ома.
Для уменьшения влияния амперметра на силу измеряемого тока внутреннее сопротивление амперметра делают очень малым.
Источник тока – устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.
Разделение зарядов возможно в результате преобразования механической, тепловой, химической, световой энергии в электрическую. Так, в гальваническом элементе заряды на электродах оказываются разными за счет химической реакции между электродами и электролитом.
См.ниже «Закон Ома»
См.ниже «Удельное сопротивление»
См.ниже «Последовательное и параллельное соединение проводников»
Для измерения напряжения на участке цепи с сопротивлением R, к нему параллельно подключают вольтметр. Напряжение на вольтметре совпадает с напряжением на участке цепи.
Если сопротивление вольтметра RV, то после его включения в цепь сопротивление участка изменится и будет уже не R, а R’= R║RV = < R.
Из-за этого измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится.
Для того, чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение.
НОСИТЕЛИ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ В МЕТАЛЛАХ, ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ
Электрический ток в металлах
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 1028 м-3. Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью 10-4 м/с.
Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л.И.Мандельштама и Н.Д.Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр.
Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают.
После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникает электрический ток.
Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток прекращается.
Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи, удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8*10¹¹ Кл/кг.
Электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.
Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональна напряженности поля в проводнике. (v ~ E)
Электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.
Построить удовлетворительную количественную теорию движения электронов в металле на основе законов классической механики невозможно.
Движение электронов в металле подчиняется законам квантовой механики.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
