Электрический ток в неметаллах (стр. 1 из 4)

Министерство общего и профессионального образования

РФ Каменск – Уральский

Филиал Уральского Государственного технического Университета

Кафедра физики

Реферат на тему: «Электрический ток в неметаллах»

Руководитель:	Торопов Н. А.
студент группы РТ-115к	Лугинин И. В.

Каменск – Уральский

2002

Содержание

Раздел	т
1. Электролиты. Электролиз.
1.1. Законы электролиза	1
1.2. Применение электролиза	3
2. Электрический ток в газах
2.1. Ионизация газов	4
2.2. Самостоятельный и не самостоятельный разряды
2.2.1. Тлеющий разряд	5
2.2.2. Искровой разряд	6
2.2.3. Электрическая дуга	8
2.2.4. Коронный разряд	8
3. Термоэлектрические явления
3.1. Явление Зеебека	10
3.2. Явление Пельте	11
3.3. Явление Томсона	11
4. Эмиссионные явления, их применение
4.1. Термоэлектрическая эмиссия	12
4.2. Фотоэлектрическая эмиссия	13
4.3. Вторичная электрическая эмиссия	13
4.4. Авто электрическая эмиссия	14
Литература	15

Электролиты. Электролиз.

Законы электролиза

Электролиты - вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. Электролиты - класс проводников, в которых электрический ток всегда сопровождается их химическими изменениями. К электролитам относят, например, растворы солей, кислот и щелочей. Электролитами также являются в ряде случаев расплавы каких-либо веществ или соединений.

Электролиз - выделение вещества на электродах при прохождении через раствор (электролит) электрического тока.

Законы электролиза.

Законы электролитической проводимости были экспериментально установлены Фарадеем в 1836 г. этих законов два.

Первый закон Фарадея относится к связи между количеством выделившегося вещества на электроде, силой тока и временем прохождения тока через электролит. Этот закон имеет следующий смысл: масса выделившегося на электроде вещества M пропорциональна силе тока I и временем его прохождения через электролит t.

где k-коэффициент пропорциональности, зависящий только от рода выделившегося вещества и электролита.

Произведение силы тока I на время t представляет собой количество вещества Q, прошедшее через электролит:

It=Q,

откуда первому закону Фарадея можно придать вид:

M=kQ,

т.е. масса выделившегося вещества M пропорциональна прошедшему через электролит количеству электричества Q. Коэффициент kназывается электрохимическим эквивалентом выделяемого вещества.

Так как при Q=1 численно имеем:

M=k,

то, следовательно, электрохимический эквивалент численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единицы количества вещества.

Второй закон Фарадея определяет величину электрохимического эквивалента k.

Химическим эквивалентом элементаназывается безразмерная величина, численно равная массе данного элемента, выраженная в граммах, которая замещает в химических соединениях 1,0078 г водорода.

Второй закон Фарадея состоит в том, что электрохимические эквиваленты элементов пропорциональны их химическим эквивалентам.

где А – атомный вес вещества

п – его валентность

С – коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех элементов.

Обычно вместо коэффициента С вводят величину, обратную:

тогда второй закон Фарадея примет вид:

Величина Fназывается числом Фарадея. Подставляя значение электрохимического эквивалента kиз этой формулы в выражение для первого закона Фарадея, получим формулу, объединяющую оба закона Фарадея:

отсюда следует, что если выделяется один грамм-эквивалент вещества, т.е. масса М, численно равная А/п, то Qдолжно численно равняться F.

Таким образом, число Фарадея Fчисленно равно количеству электричества Q, при прохождении которого через электролит на электроде выделяется один грамм-эквивалент вещества.

1.2. Применение электролиза

Как известно, два одинаковых металлических электрода, погруженных в электролит, после прохождения через них электрического тока поляризуются и образуют гальванический элемент, который сам некоторое время может служить источником электрического тока. Таким образом, создавая систему из двух одинаковых проводников первого рода (электролита), мы получим аккумулятор.

Однако чтобы аккумулятор оказался практически ценным, он должен удовлетворять двум условиям:

а) поляризация электродов должна быть устойчива,

б) процессы, происходящие в аккумуляторе, должны быть обратимы.

Первый технический аккумулятор представлял собой две свинцовые пластины, погруженные в водяной раствор серной кислоты

(Н

). Свинцовые пластины, вступая в реакцию с серной кислотой, покрываются слоем сернокислового свинца PbSO

. При пропускании через него ток от внешнего источника (зарядка) отрицательные ионы SO

перемещаются к аноду и превращают сульфат в перекись свинца:

PbSO

+SO

+2H

O = PbO

+2H

+2e

Положительные водородные ионы перемещаются к катоду и восстанавливают сульфат в металлический синец:

PbSO

+2H +2e = Pb + H

Таким образом, создается резкая несимметрия электродов: один из них свинцовый, другой – из перекиси свинца. Аккумулютор «заряжен», и представляет собой гальванический элемент, способный служить источником тока.

Давая ток во внешнюю цепь, аккумулятор разряжается, процессы протекают в нем в обратном порядке. В конце разряжения обе пластины оказываются покрытыми одинаковыми слоями сульфата свинца, и Э.Д.С. аккумулятора спадает до нуля.

Электрический ток в газах

2.1. Ионизация газов

Газы в естественном состоянии не проводят электричества. Если поместить в сухом атмосферном воздухе хорошо изолированное заряженное тело, например заряженный электрометр с хорошей изоляцией, то заряд электрометра долгое время практически остается неизменным.

Однако, подвергая газ различным внешним воздействиям, можно вызвать в нем электропроводность. Так, например, помещая вблизи заряженного электрометра пламя горелки, можно видеть, что заряд электрометра быстро уменьшается. Мы сообщили газу электропроводность, создавая в нем высокую температуру. Если бы вместо пламени горелки мы поместили вблизи электрометра подходящий источник света, мы также наблюдали бы утечку зарядов с электрометра.

Это показывает, что в газах под влиянием высокой температуры и различных излучений появляются заряженные частицы. Они возникают потому, что от атомов газа отщепляется один или несколько электронов, в результате чего вместо нейтрального атома возникают положительный ион и электроны. Часть образовавшихся электронов может быть при этом захвачена другими нейтральными атомами, и тогда появятся еще и отрицательные ионы.

Отрыв электрона от атома (ионизация атома) требует затраты определенной энергии - энергии ионизации. Она зависит от строения атома и поэтому различна для разных веществ.

После прекращения действия ионизатора число ионов в газе с течением времени уменьшается и конце концов ионы исчезают вовсе. Исчезновение ионов объясняется тем, что ионы и электроны участвуют в тепловом движении и поэтому соударяются друг с другом. При столкновении положительного иона и электрона они воссоединяются в нейтральный атом. Точно так же при столкновении положительного и отрицательного ионов отрицательный ион может отдать свой избыточный электрон положительному иону и оба они превратятся в нейтральные атомы. Это процесс взаимной ионизации ионов называется рекомбинацией ионов.

При рекомбинации положительного иона и электрона или двух ионов высвобождается определенная энергия, равная энергии, затраченной на ионизацию. Она излучается в виде света, и поэтому рекомбинация ионов сопровождается свечением (свечение рекомбинации). Если концентрация положительных и отрицательных ионов велика, то и число ежесекундно происходящих актов рекомбинации будет большим, и свечение рекомбинации может быть очень сильным. Излучение света при рекомбинации является одной из причин свечения многих форм газового разряда.