Химическое и магнитное
действие тока (в день науки)
Химическое
действие электрического тока
Электролиты,
содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются
электролизу — это и есть химическое действие
тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются
отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) —
положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в
процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.
Например,
в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и
при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается
положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе
начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.
Скажем,
при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным
зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают
недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на
поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в
результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и
отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.
Химическое
действие электрического тока используется в промышленности, например, для
разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз
позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза
покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности —
это нанесение
гальванических покрытий и т.д.
В
1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на
электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через
электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный
ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:
Здесь
коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом
вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через
электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы
вещества.
Магнитное
действие электрического тока
При
наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или
газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с
током приобретает магнитные свойства.
Так,
если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде
магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а
если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику
постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.
В
1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер
установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с
током.
Магнитное
поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в
частности - заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно
направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно
притягиваются.
Такое
механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей
токов, то есть это, в первую очередь, - магнитное взаимодействие, а уж потом -
механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.
В
1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура
порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости
изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов
используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в
электромагнитах ( например, в промышленных).
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.