Електрична струја у течностима и гасовима

Електрична струја у течностима

У металном проводнику електрична енергија настаје усмереним кретањем слободних електрона и да не долази до промена у материји од које је проводник направљен.

Такви проводници, код којих пролазак електричне струје није праћен хемијским променама у њиховој материји, називају се првокласним проводницима... У њих спадају сви метали, угаљ и низ других материја.

Али у природи постоје и такви проводници електричне струје у којима се током проласка струје јављају хемијске појаве. Ови проводници се називају проводници друге врсте... Они углавном обухватају различите растворе у води киселина, соли и база.

Ако у стаклену посуду сипате воду и у њу додате неколико капи сумпорне киселине (или неке друге киселине или алкалије), а затим узмете две металне плоче и на њих прикачите жице, спуштајући ове плоче у посуду, и спојите струју извора на друге крајеве жица преко прекидача и амперметра, тада ће се гас ослободити из раствора и наставиће се непрекидно све док је коло затворено.закисељена вода је заиста проводник. Поред тога, плоче ће почети да се прекривају мехурићима гаса. Тада ће се ови мехурићи одвојити од плоча и изаћи.

Када се кроз раствор прође електрична струја, долази до хемијских промена које резултирају ослобађањем гаса.

Зову се проводници друге врсте електролита, а појава која се јавља у електролиту када кроз њега прође електрична струја је електролиза.

Металне плоче уроњене у електролит називају се електродама; један од њих спојен на позитивни пол извора струје назива се анода, а други спојен на негативни пол је катода.

Шта одређује пролазак електричне струје у течном проводнику? Испоставља се да се у таквим растворима (електролитима) молекули киселина (алкалије, со) под дејством растварача (у овом случају воде) распадају на две компоненте и један део молекула има позитиван електрични набој, а други а. негативан.

Честице молекула које имају електрични набој називају се јони... Када се киселина, со или алкалије растворе у води, у раствору се јавља велики број и позитивних и негативних јона.

Сада би требало да буде јасно зашто је електрична струја прошла кроз раствор, јер између електрода повезаних на извор струје, разлика потенцијаладругим речима, показало се да је један од њих позитивно, а други негативно. Под утицајем ове потенцијалне разлике, позитивни јони су почели да се мешају ка негативној електроди – катоди, а негативни јони – ка аноди.

Дакле, хаотично кретање јона је постало уредно супротно кретање негативних јона у једном правцу и позитивних јона у другом.Овај процес преноса наелектрисања је проток електричне струје кроз електролит и дешава се све док постоји разлика потенцијала на електродама. Како потенцијална разлика нестаје, струја кроз електролит престаје, уређено кретање јона се нарушава и хаотично кретање поново почиње.

Као пример, размотрите феномен електролизе, када електрична струја пролази кроз раствор бакар сулфата ЦуСО4 са бакарним електродама спуштеним у њега.

Феномен електролизе када струја прође кроз раствор бакар сулфата: Ц — посуда са електролитом, Б — извор струје, Ц — прекидач

Такође ће доћи до обрнутог кретања јона ка електродама. Позитивни јон ће бити јон бакра (Цу), а негативни јон ће бити киселински остатак (СО4). Јони бакра, када су у контакту са катодом, ће се испразнити (прикачити недостајуће електроне за себе), односно претвориће се у неутралне молекуле чистог бакра и депоновати на катоди у облику најтањег (молекуларног ) слој.

Негативни јони који доспеју до аноде се такође избацују (донирају вишак електрона). Али у исто време, они улазе у хемијску реакцију са бакром аноде, услед чега се киселинском остатку СО4 додаје молекул бакра Цти, а формира се молекул бакар сулфата ЦнасО4 и враћа се назад у електролит.

Пошто овај хемијски процес траје дуго, на катоди се таложи бакар који се ослобађа из електролита. У овом случају, електролит, уместо молекула бакра који су отишли ​​на катоду, добија нове молекуле бакра услед растварања друге електроде, аноде.

Исти процес се одвија и ако се уместо бакра узму цинк електроде, а електролит је раствор цинк сулфата ЗнСО4.Цинк ће се такође преносити са аноде на катоду.

Дакле, разлика између електричне струје у металима и течних проводника лежи у томе што су у металима носиоци наелектрисања само слободни електрони, тј. негативних наелектрисања док су у електролитима електрична енергија носе супротно наелектрисане честице материје — јони који се крећу у супротним смеровима. Због тога се каже да електролити имају јонску проводљивост.

Феномен електролизе је 1837. године открио Б. С. Јацоби, који је направио бројне експерименте за проучавање и побољшање хемијских извора струје. Јацоби је открио да је једна од електрода постављена у раствор бакар сулфата, када је електрична струја прошла кроз њу, била пресвучена бакром.

Овај феномен се зове електроформирање, сада налази изузетно велику практичну примену. Један пример за то је премазивање металних предмета танким слојем других метала, на пример никловање, позлаћење, сребро итд.

Електрична струја у гасовима

Гасови (укључујући ваздух) не проводе електричну енергију у нормалним условима. На пример, циљ жице за надземне водовебудући да су обешени паралелно један према другом, изоловани су један од другог слојем ваздуха.

Међутим, под утицајем високе температуре, велике разлике потенцијала и других разлога, гасови, попут течних проводника, јонизују, односно у њима се у великом броју појављују честице молекула гаса, које као носиоци електричне енергије доприносе проласку електричне струје кроз гас.

Али у исто време, јонизација гаса се разликује од јонизације течног проводника.Ако се молекул у течности подели на два наелектрисана дела, онда се у гасовима под дејством јонизације електрони увек одвајају од сваког молекула и јон остаје у облику позитивно наелектрисаног дела молекула.

Треба само зауставити јонизацију гаса, јер он престаје да буде проводљив, док течност увек остаје проводник електричне струје. Према томе, проводљивост гаса је привремена појава, у зависности од дејства спољашњих узрока.

Међутим, постоји још нешто врста електричног пражњењаЗове се лучно пражњење или једноставно електрични лук. Феномен електричног лука открио је почетком 19. века први руски електроинжењер В. В. Петров.

В.В. Изводећи бројне експерименте, Петров је открио да се између два угља повезана са извором струје у ваздуху појављује непрекидно електрично пражњење, праћено јаком светлошћу. В. В. Петров је у својим списима написао да у овом случају „мрачни мир може бити довољно осветљен. Тако је први пут добијено електрично светло, које је практично применио други руски електроинжењер, Павел Николајевич Јаблочков.

"Свесхт Иаблоцхков", чији се рад заснива на употреби електричног лука, направио је праву револуцију у електротехници тог времена.

Лучно пражњење се данас користи као извор светлости, на пример у рефлекторима и пројекцијским уређајима. Висока температура лучног пражњења омогућава да се користи за уређаји за лучне пећи… Тренутно се лучне пећи које покреће веома велика струја користе у бројним индустријама: за топљење челика, ливеног гвожђа, феролегура, бронзе итд. А 1882. године, НН Бенардос је први пут користио лучно пражњење за сечење и заваривање метала.

У гасним цевима, флуоресцентним сијалицама, стабилизаторима напона, за добијање снопа електрона и јона, тзв. светлеће гасно пражњење.

Варничко пражњење Користи се за мерење великих потенцијалних разлика помоћу сферног искришта, чије су електроде две металне куглице са углачаном површином. Куглице се померају и на њих се примењује мерљива разлика потенцијала. Куглице се затим зближавају док између њих не прође искра. Познавајући пречник лоптица, растојање између њих, притисак, температуру и влажност ваздуха, према посебним табелама проналазе потенцијалну разлику између куглица. Овом методом могуће је измерити са тачношћу од неколико процената потенцијалну разлику реда десетина хиљада волти.