Faradėjaus chemijos ir fizikos įstatymai - trumpas paprastų žodžių paaiškinimas
Atradimų istorija
Faradėjaus elektrodinamikos dėsnį atrado du mokslininkai: Michaelas Faradėjus ir Josephas Henris, tačiau Faraday'as savo darbo rezultatus paskelbė anksčiau - 1831 m.
Demonstruodamas eksperimentus 1831 m. Rugpjūčio mėn., Jis panaudojo geležinį torą, kurio priešinguose galuose buvo suvyniota viela (viena viela kiekvienoje pusėje). Jis tiekė energiją vieno galinio laido galams iš galvaninės baterijos, o galvanometrą prijungė prie antrosios gnybtų. Dizainas buvo panašus į šiuolaikinį transformatorių. Periodiškai įjungdamas ir išjungdamas pirmojo laido įtampą, jis pastebėjo galvanometro bangą.
Galvanometras yra labai jautrus prietaisas mažų srovių stiprumui matuoti.
Taigi buvo pavaizduota pirmojo laido srovės srauto sukuriamo magnetinio lauko įtaka antrojo laidininko būsenai. Šis efektas buvo perduodamas iš pirmo į antrą per šerdį - metalinį torą. Tyrimų metu taip pat buvo nustatyta nuolatinio magneto, kuris juda ritėje, įtaka jo apvijai.
Tada Faradėjus paaiškino elektromagnetinės indukcijos reiškinį jėgos linijų atžvilgiu. Kitas buvo nuolatinės srovės generavimo įrenginys: vario diskas, pasuktas šalia magneto, o viela, slenkanti išilgai jo, buvo srovės kolektorius. Šis išradimas vadinamas Faradėjaus disku.
To laikotarpio mokslininkai nepripažino Faradėjaus idėjų, tačiau Maksvelas ėmėsi tyrimų savo magnetinės teorijos pagrindu. 1836 m. Michaelas Faradėjus užmezgė ryšius su elektrocheminiais procesais, kurie buvo vadinami Faradėjaus elektrolizės įstatymais. Pirmasis apibūdina ant elektrodo paskirstytos medžiagos masės ir tekančios srovės santykį, o antrasis apibūdina tirpale esančios medžiagos masės ir srovės, paskirstytos elektrodui, santykį tam tikram elektros energijos kiekiui.
Elektrodinamika
Pirmieji darbai naudojami fizikoje, ypač elektrinių mašinų ir aparatų (transformatorių, variklių ir kt.) Veikimo aprašyme. Faradėjaus įstatymas skelbia:
Grandinei grandinės sukeltas EML yra tiesiogiai proporcingas magnetinio srauto, kuris juda per šią grandinę minuso ženklu, greičio dydžiui.
Tai galima pasakyti paprastais žodžiais: kuo greičiau magnetinis srautas juda per grandinę, tuo daugiau emf sukuriama jo gnybtuose.
Formulė yra tokia:
Čia dF yra magnetinis srautas, o dt yra laiko vienetas. Yra žinoma, kad pirmą kartą darinys yra greitis.Tai yra, magnetinio srauto judėjimo greitis šiuo konkrečiu atveju. Beje, jis gali judėti kaip magnetinio lauko šaltinis (ritė su srove - elektromagnetas, arba nuolatinis magnetas) ir grandinė.
Čia srautą galima išreikšti tokia formule:
B yra magnetinis laukas, o dS - paviršiaus plotas.
Jei laikysime ritę su sandariai suvyniotais posūkiais, o esant posūkių skaičiui N, tada Faradėjaus dėsnis yra toks:
Vieno apsisukimo formulės magnetinis srautas, išmatuotas Webere. Grandinė, tekanti grandinėje, vadinama indukcija.
Elektromagnetinė indukcija yra srovės srautas uždaroje grandinėje, veikiamas išorinio magnetinio lauko.
Aukščiau pateiktose formulėse galėjote pastebėti modulio ženklus, be jų jis turi šiek tiek kitokią išvaizdą, kaip minėta pirmoje formulėje, su minuso ženklu.
Minuso ženklas paaiškina Lenzo taisyklę. Grandinėje atsirandanti srovė sukuria magnetinį lauką, jis nukreiptas priešingai. Tai yra energijos taupymo įstatymo pasekmė.
Indukcijos srovės kryptį galima nustatyti pagal dešinės rankos taisyklę arba gimnastika, mes išsamiai ištyrėme tai mūsų svetainėje.
Kaip jau minėta, dėl elektromagnetinės indukcijos reiškinio veikia elektrinės mašinos, transformatoriai, generatoriai ir varikliai. Paveikslėlyje parodytas srovės srautas armatūros apvijoje veikiant statoriaus magnetiniam laukui. Generatoriaus atveju, kai rotorius sukasi išorinėmis jėgomis, rotoriaus apvijose atsiranda EMF, srovė sukuria magnetinį lauką, nukreiptą priešinga kryptimi (tas pats minuso ženklas formulėje). Kuo didesnė srovė sunaudojama generatoriaus apkrovai, tuo didesnis magnetinis laukas, tuo sunkiau jo sukimasis.
Ir atvirkščiai - kai rotoriuje teka srovė, atsiranda laukas, sąveikaujantis su statoriaus lauku, ir rotorius pradeda suktis. Esant apkrovai ant veleno, padidėja srovė statoriuje ir rotoriuje, todėl būtina užtikrinti apvijų perjungimą, tačiau tai yra dar viena tema, susijusi su elektrinių mašinų statyba.
Transformatoriaus veikimo centre judančio magnetinio srauto šaltinis yra kintamasis magnetinis laukas, atsirandantis dėl kintamos srovės srauto pirminėje apvijoje.
Jei norite išstudijuoti problemą išsamiau, rekomenduojame žiūrėti vaizdo įrašą, kuriame lengvai ir lengvai aprašomas Faradėjaus įstatymas dėl elektromagnetinės indukcijos:
Elektrolizė
Be EML ir elektromagnetinės indukcijos tyrimų, mokslininkas padarė puikių atradimų ir kitose disciplinose, įskaitant chemiją.
Kai srovė teka per elektrolitą, jonai (teigiami ir neigiami) pradeda bėgti prie elektrodų. Neigiamas judesys prie anodo, teigiamas prie katodo. Tuo pačiu metu ant vieno iš elektrodų išsiskiria tam tikra medžiagos, esančios elektrolite, masė.
Faradėjaus atlikti eksperimentai, praleidžiant skirtingą srovę per elektrolitą ir matuojant ant elektrodų nusėdusios medžiagos masę, išvedė modelius.
m = k * Q
m yra medžiagos masė, q yra krūvis, o k priklauso nuo elektrolito sudėties.
Mokestis gali būti išreikštas srovės kiekiu per tam tikrą laiką:
I = q / ttada q = i * t
Dabar galite nustatyti išsiskyrusios medžiagos masę, žinodami srovę ir laiką, per kurią ji tekėjo. Tai vadinama Pirmuoju Faradėjaus elektrolizės įstatymu.
Antrasis įstatymas:
Cheminio elemento, kuris nusėda ant elektrodo, masė yra tiesiogiai proporcinga ekvivalento elemento masei (molinė masė padalinta iš skaičiaus, kuris priklauso nuo cheminės reakcijos, kurioje dalyvauja cheminė medžiaga).
Remiantis tuo, kas išdėstyta, šie įstatymai yra sujungti į formulę:
m - išsiskyrusios medžiagos masė gramais, n - perkeltų elektronų skaičius elektrodo procese, F = 986485 C / mol yra Faradėjaus skaičius, t yra laikas sekundėmis, M yra medžiagos molinė masė g / mol.
Realybėje dėl įvairių priežasčių išsiskiriančios medžiagos masė yra mažesnė už apskaičiuotą (apskaičiuojant dabartinį srautą). Teorinės ir realiosios masių santykis vadinamas srovės efektyvumu:
Bt = 100% * mskaičiavimas/ mteoretikas
Ir galiausiai, mes rekomenduojame pažvelgti į išsamų Faradėjaus dėsnio elektrolizės būdu paaiškinimą:
Faradėjaus įstatymai reikšmingai prisidėjo prie šiuolaikinio mokslo plėtros, jo darbo dėka mes turime elektros variklius ir elektros generatorius (taip pat jo pasekėjų darbą). EML darbas ir elektromagnetinės indukcijos reiškiniai davė mums daugumą šiuolaikinės elektros įrangos, įskaitant garsiakalbius ir mikrofonus, be kurių neįmanoma klausytis įrašų ir balso ryšio. Elektrolizės procesai yra naudojami galvaniniame medžiagų dengimo metode, kuris turi ir dekoratyvinę, ir praktinę vertę.
Panašios medžiagos:
Įkeliama ...
