🗊Презентация Электрический ток в жидкостях и газах

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Лекция «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ»

Электрический ток в жидкостях Электролит - жидкость, которая проводит электрический ток. Закон Ома в дифференциальной форме для жидкостей: где q - заряд иона; n – число ионов, проходящих через единицу площади поперечного сечения за 1 с; u+ и  u-  - скорости положительных и отрицательных ионов. Электролиз – процесс выделения составных частей химических соединений на электродах при прохождении тока через раствор или расплав этих соединений. Впервые явление электролиза наблюдали в 1800 г. У.Никольсон (1753–1815) и А. Карлей, которые сконструировали первую в Англии электрическую батарею, осуществив разложение воды электрическим. током. В 1807 г. англ. химик и физик Г.Дэви путем электролиза получил металлический калий и натрий.

Основные законы электролиза Первый закон Фарадея: масса выделившегося на электроде вещества m прямо пропорциональна прошедшему через электролит заряду Q: m =K·Q, где К -коэффициент пропорциональности, называемый электрохимическим эквивалентом вещества. Второй закон Фарадея - электрохимический эквивалент вещества пропорционален атомной массе и обратно пропорционален валентности этого вещества: где F- постоянная Фарадея, F = 96,5 кКл/моль; М – молярная масса ионов данного вещества, Z -валентность ионов. Объединенный закон Фарадея: где I – сила тока, проходящего через электролит; t – время, в течение которого проходил ток.

Электрический ток в газах Ионизация - процесс вырывания электронов из атомов. Работа ионизации Ai - работа против сил взаимодействия между вырываемым электроном и остальными частицами атома (или молекулы). Потенциал ионизации - это разность потенциалов, которую должен пройти электрон в ускоряющем электрическом поле для того, чтобы увеличение его энергии было равно работе ионизации. где е – заряд электрона. Интенсивность ионизации - количественная характеристика процесса ионизации, измеряемая числом пар противоположных по знаку заряженных частиц, возникающих в единице объема газа за единицу времени.

Газовый разряд

Ионизация газа

Виды самостоятельного разряда

Тлеющий разряд Рисунок 1 – Схематическое изображение тлеющего разряда: 1- катод; 2- первое катодное темное пространство; 3- тлеющее свечение; 4 – фарадеево темное пространство; 5 – положительный столб. Применение: в лампах дневного света, газосветных трубках для светящихся надписей и реклам, для катодного напыления металлов.

Практическое применение газовых разрядов

Виды плазмы и ее применение Плазма – нейтральная в целом система, состоящая из хаотически перемешанных заряженных микрочастиц (электронов и ионов, например, в сильно ионизированном газе). Низкотемпературная плазма (Т = ), применение - сварка и резка металлов, в магнитогидродинамических (МГД) генераторах, для получения химических соединений инертных газов (например, галогенидов), получения ударных волн при мощных газовых разрядах для штамповки, дробления твердых тел, т.д. Высокотемпературная плазма Т применение- объект исследования для осуществления управляемых термоядерных реакций (синтеза) с выделением энергии большей, чем при обычных ядерных реакциях (распада). Степень ионизации плазмы  – отношением числа ионизированных частиц к полному их числу в единице объема плазмы. Слабо ионизированная плазма -  составляет доли процента Умеренно ионизированная плазма -  составляет несколько процентов Полностью ионизированная плазма -  близко к 100%.

Свойства плазмы высокая степень ионизации газа, в пределе – полная ионизация; равенство нулю результирующего пространственного заряда (концентрация положительных и отрицательных частиц в плазме практически одинакова); большая электропроводность (причем ток в плазме создается в основном электронами, как наиболее подвижными частицами); свечение; сильное взаимодействие с электрическим и магнитным полями; колебания электронов в плазме с большой частотой (около Гц), вызывающие общее вибрационное состояние плазмы; «коллективное» - одновременное взаимодействие громадного числа частиц (в обычных газах частицы взаимодействуют друг с другом попарно). Эти свойства определяют качественное своеобразие плазмы, позволяющее считать ее особым, четвертым, состоянием вещества.

Благодарю за внимание