ЛЕКЦИЯ 10. ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ
ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ. ЗАКОН ФАРАДЕЯ
| Выделяется Cl2 |
| осаждается Na |
Ток в растворах электролитов - это движение разноименно заряженных ионов в противоположных направлениях под действием электрического поля.
Электролиз – явление переноса вещества при протекании тока в электролитах.
Техническое применение электролиза:
1)Никелирование и хромирование металлических покрытий для предотвращения коррозии.
2)Электрометаллургия – получение щелочных и щелочно-земельных металлов (Al, Mg,…) электролизом расплавов руд.
Закон Фарадея для электролиза: масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна силе тока.
Определение элементарного заряда по закону Фарадея.
1)Масса вещества, выделившегося на электроде за время Δ t:
Δ m = m 0Δ N, где m 0 – масса одного иона, Δ N – число ионов, достигших электрода за время Δ t.
2)Сила тока I = Δ Q /Δ t = 2 n 0 e Δ N /Δ t, где n 0 – валентность иона, e – элементарный заряд, множитель «2» появляется из-за движения разноименно заряженных ионов в противоположных направлениях. Выражая Δ N и подставляя в Δ m, получим: Δ m = m 0 I Δ t /(2 n 0 e), => e = m 0 I Δ t /(2 n 0Δ m); m 0и n 0должны быть найдены независимо, I,Δ t и Δ m определяются из эксперимента по протеканию тока в электролите.
ТОК В ГАЗАХ
Газ, состоящий из нейтральных молекул - диэлектрик, так как движение нейтральных частиц не приводит к появлению тока.
Носители заряда появляются в газе в результате ионизации - процесса отрыва электрона от молекулы. Обратный процесс – захват электрона ионом – называется рекомбинацией.
Энергия ионизация А И равна минимальной работе по отрыву электрона от молекулы.
Способы ионизации:
1)Температурная – с ростом температуры газа растет вероятность потери электрона при столкновении молекул, обладающих большой кинетической энергией.
2)Фотоионизация – электрон покидает молекулу за счет энергии поглощенного света.
3)Ионизация электронным ударом - при взаимодействии электрона, ускоренного электрическим полем, с молекулой.
Концентрация носителей заряда в газе определяется равновесием между прямым (ионизация) и обратным (рекомбинация) процессами.
Вольт-амперная характеристика
| Катод |
| Анод |
| Несамостоятельный разряд |
| Самостоятельный разряд |
(зависимость силы тока от напряжения) газового разряда
При малых напряжениях разряд в трубке называется несамостоятельным, так как для появления носителей заряда (ионизации) требуется внешнее воздействие – например, нагрев газа или освещение. При снятии внешнего воздействия ток пропадает. Достижение тока насыщения IН при несамостоятельном разряде означает, что все носители заряда достигают катода. Величина тока насыщения зависит от интенсивности внешнего воздействия – температуры или мощности светового потока.
Если напряжение, поданное на газоразрядную трубку, превышает некоторое пороговое значение U 0, ток начинает снова расти. Это обусловлено включением механизма ионизации электронным ударом при условии eλE > A И, где E – напряженность ЭП в трубке, λ – длина свободного пробега электрона (расстояние между двумя последовательными ударами электрона о молекулы газа). Такой разряд называется самостоятельным, так как при снятии внешнего воздействия (температура, свет) ток не прекращается.
ВОПРОСЫ
1.Механизм электролиза.
2.Закон Фарадея для электролиза.
3.Определение элементарного заряда по закону Фарадея.
4.Способы ионизации. Рекомбинация.
5.Вольт-амперная х-ка газоразрядной трубки.
6.Самостоятельный и несамостоятельный разряд.