Автоматизация Автоматизация Архитектура Астрономия Одит Биология Счетоводство Военна наука Генетика География Геология Държавна къща Друга журналистика и средства за масова информация Изкуство Чужди езици Компютърни науки История Компютри Компютри Кулинарна култура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Механика Механика Мениджмънт Метал и заваръчна механика Музика Население Образование Безопасност на живота Охрана на труда Педагогика Политика Право инструмент за програмиране производство Industries Психология P Дио Религия Източници Communication Социология на спорта стандартизация Строителство Технологии Търговия Туризъм Физика Физиология Философия Финанси Химически съоръжения Tsennoobrazovanie скициране Екология иконометрия Икономика Електроника Yurispundenktsiya

Електрически ток в газове

Прочетете още:
  1. Взаимодействие на заредените тела. Електрическо зареждане. Закон за опазване на заряда. Законът на Кулумб.
  2. Въпрос 11. Въздействие върху хидросферата. Влияние върху литосферата. Електрически ток.
  3. Въпрос 30 Постоянен електрически ток
  4. Въпрос 23 Isoprocesses в газове
  5. Въпрос №34 Постоянен електрически ток и неговите характеристики, определяне
  6. Въпрос № 39 Електрически ток в проводници. Проводимост на полупроводниците
  7. Въпрос № 4 Електрически ток в проводниците. Проводимост на проводниците
  8. Двоен електрически слой (DES) на мицели
  9. Дифузия в газовете. Вискозитет на газовете. Топлопроводимост на газове. Коефициенти на дифузия, вискозитет, топлопроводимост. Деривация на формулата за коефициента на дифузия.
  10. Лекция номер 23. Електрически ток и неговия ефект върху хората
  11. Магнитното поле, условията на неговото съществуване. Действието на магнитното поле върху електрическия заряд и експериментите, потвърждаващи това действие. Магнитна индукция.
  12. Постоянен електрически ток.

Газовете, за разлика от металите и електролитите, се състоят от електрически неутрални атоми и молекули и при нормални условия не съдържат свободни носители (електрони и йони). Газовете при нормални условия са диелектрици. Носители на електрически ток в газове могат да възникнат само при йонизация на газове - отделяне от техните атоми или молекули на електрони. В този случай атомите (молекулите) на газовете се превръщат в положителни йони. Отрицателните йони в газовете могат да възникнат, ако атомите (молекулите) прикрепят електроните към себе си.
Електрическият ток в газовете се нарича газ . За да се извърши изхвърляне на газ в тръба, където има йонизиран газ (газоразрядна тръба), трябва да се постави електрическо или магнитно поле.

Независимо отвеждане . За да се изследва изпускането в газ при различни налягания, е удобно да се използва стъклена тръба с два електрода ( Фигура 16.31 ).

Нека, с помощта на някакъв йонизатор, определен брой двойки заредени частици се образуват в газ във втори: положителни йони и електрони .
При малка потенциална разлика между електродите на тръбите, позитивно заредените йони се придвижват към отрицателния електрод, а електроните и отрицателно заредените йони към положителния електрод. В резултат на това в тръбата се появява електрически ток , което означава, че се получава газ .
Не всички формирани йони достигат до електродите; някои от тях се събират отново с електрони, образувайки неутрални газови молекули. Тъй като потенциалната разлика между тръбните електроди се увеличава, фракцията на заредените частици, достигащи електродите, се увеличава. Токът в схемата също се увеличава. И накрая, идва моментът, когато всички заредени частици, образувани в газа за секунда, достигат електродите през това време. Няма по-нататъшно увеличение на интензитета на тока ( фиг . 16.32 ). Токът се казва, че достига насищане . Ако действието на йонизатора спира, то разреждането се прекратява, тъй като няма други йонни източници. Поради тази причина такова разтоварване се нарича несъстоятелно отделяне.

Самостоятелно разряд. Какво ще се случи с изпускането в газа, ако продължим да увеличаваме потенциалната разлика в електродите?
Изглежда, че сегашната сила и с по-нататъшно увеличение на потенциалната разлика трябва да останат непроменени. Опитът обаче показва, че в газове с нарастваща потенциална разлика между електродите, започвайки от определена стойност, сегашната сила отново се увеличава ( фиг . 16.33 ). Това означава, че в газа се появяват допълнителни йони в повече от тези, произведени от действието на йонизатора. Текущата сила може да се увеличи стотици и хиляди пъти, а броят йони, които възникват по време на разреждането, може да стане толкова голям, че външният йонизатор вече няма да е необходим за поддържане на изхвърлянето. Ако премахнете външния йонизатор, изпускането няма да спре. Тъй като освобождаването в този случай не е необходимо да се поддържа във външен йонизатор, то се нарича независимо оттичане .



28. ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТЕКСТ В ТЕЧНОСТИ

Течностите в степента на електрическа проводимост са разделени на:
диелектрици (дестилирана вода),
проводници (електролити),
полупроводници (стопен селен).

електролит
е проводяща течност (разтвори на киселини, основи, соли и стопени соли).


Електролитна дисоциация
(Освобождаване)

- когато се разтварят в резултат на термично движение, възникват сблъсъци на молекулите на разтворителя и неутралните молекули на електролита.
Молекулите се разпадат на положителни и отрицателни йони.
Например, разтварянето на меден сулфат във вода.

йон

- атом или молекула, която е загубила или прикрепила към себе си един или повече електрони;
- има положителни (катиони) и отрицателни (анионни) йони.


Йонна рекомбинация

Наред с дисоциацията в електролита, процес на йонно редуциране в неутрални молекули може да се осъществи едновременно.

Между процесите на електролитна дисоциация и рекомбинация при постоянни условия се установява динамично равновесие.


Степен на дисоциация

- част от молекулите, които са се разпадали на йони;
нараства с увеличаване на температурата;
- все още зависи от концентрацията на разтвора и от електрическите свойства на разтворителя.


Електропроводимост на електролити

Йоновата проводимост е подреденото движение на йони под действието на външно електрическо поле; съществува в електролитите; преминаването на електрически ток е свързано с предаването на материята.

‡ Зареждане ...

Електропроводимостта също присъства в електролитите в малка степен, но главно характеризира електрическата проводимост на течните метали.
Йоните в електролита се движат хаотично, докато електродите попаднат в течността, между които има потенциална разлика. След това хаотичното движение на йони се наслагва върху тяхното разпоредено движение към съответните електроди и в електролита се появява електролит. ток.


Зависимост на съпротивлението на електролита от температурата

Температурната зависимост на съпротивлението на електролита се обяснява основно
промяна в съпротивлението.
,
където алфа е температурният коефициент на съпротивление.
За електролитите, винаги

следователно

Съпротивлението на електролита може да се изчисли по формулата:


Феноменът на електролизата

- придружава преминаването на електроенергия през течност;
- е отделянето на електродите от веществата, влизащи в електролитите;
Положително заредените аниони под действието на електрическото поле имат склонност към отрицателен катод и отрицателно заредени катиони до положителен анод.
При анода отрицателните йони отделят излишък от електрони (окислителна реакция)
При катода положителните йони приемат липсващите електрони (редуктивна реакция).


Закон за електролизата

1833. - Фарадей

Законът за електролиза определя масата на веществото, освободено на електрода по време на електролизата по време на преминаването на електрическия ток.

k е електрохимичният еквивалент на веществото, цифрово равно на масата на веществото, освободено на електрода, когато преминава през зареждащия електролит в 1С1.
Знаейки масата на освободената материя, можем да определим заряда на електрони.

Прилагане на електролиза
получаване на чисти метали (пречистване от примеси);
галванопластика, т.е. производството на покрития върху метал (никелиране, хромиране и др.);
електротип, т.е. получаване на пилинг покрития (релефни копия).

Магнитни явления са били известни дори в древния свят. Компасът е измислен преди повече от 4500 години. Тя се появява в Европа около 12-и век от новата епоха. Въпреки това едва през 19-и век се установи връзката между електричеството и магнетизма и се появи идеята за магнитно поле. Първите експерименти, показващи, че има дълбока връзка между електрическите и магнитните явления, са експериментите на датския физик Х. Оерстед (1820 г.). Тези експерименти показаха, че магнитната игла, разположена близо до проводника с ток, се влияе от сили, които са склонни да завъртат стрелката.

През същата година френският физик А. Ампер наблюдава силното взаимодействие на двама диригенти с течения и установява закона за взаимодействие на течения. Съгласно съвременните концепции проводниците с ток упражняват сила един върху друг не директно, а чрез околните магнитни полета. Източниците на магнитното поле са движещи се електрически заряди (токове) .

Магнетичното поле се появява в пространството около проводниците с ток, като електрическото поле се появява в пространството около стационарните електрически заряди. Магнитното поле на постоянните магнити се създава и от електрически микровълни, циркулиращи вътре в молекулите на материята (хипотезата на Ампер). Учените от XIX век се опитаха да създадат теория на магнитното поле по аналогия с електростатиката, като въведоха така наречените магнитни заряди на два знака (например северния N и южния S полюс на магнитната игла). Опитът обаче показва, че изолирани магнитни заряди не съществуват.

Магнитното поле на токовете е фундаментално различно от електрическото поле. Магнитното поле, за разлика от електрическото поле, упражнява силово въздействие само върху движещите се заряди (токове). За да се опише магнитното поле, е необходимо да се въведе характеристика на силовото поле, аналогично на вектора на интензитета електрическо поле. Тази характеристика е вектор на магнитната индукция Вектор на магнитната индукция определя силите, действащи върху токове или движещи се заряди в магнитно поле. За положителната посока на вектора се приема посоката от южния полюс S към северния полюс N на магнитната игла, свободно монтирана в магнитното поле. По този начин, чрез изследване на магнитното поле, създадено от токов или постоянен магнит, с помощта на малка магнитна игла може да се определи посоката на вектора във всяка точка на пространството Това изследване прави възможно представянето на пространствената структура на магнитно поле. Подобно на линиите на сила в електростатиката, е възможно да се конструират линии на магнитна индукция , във всяка точка на която векторът насочен по тангентата. Пример за линии на магнитна индукция на полета на постоянен магнит и бобина с ток е показан на Фиг. 4.16.1.

1
Фигура 4.16.1. Линии за магнитна индукция на полета с постоянен магнит и бобина с ток. Индикаторните магнитни стрелки са ориентирани в посоката на допирателните към линиите на индукция.

Обърнете внимание на аналогията на магнитните полета на постоянен магнит и бобина с ток. Линиите на магнитната индукция винаги са затворени, те не се разпадат никъде. Това означава, че магнитното поле няма източници - магнитни заряди. Силните полета, които притежават това свойство, се наричат вихрови полета. Картината на магнитната индукция може да бъде наблюдавана с помощта на фини железни стружки, които са магнетизирани в магнитно поле и като малки магнитни стрелки са ориентирани по линиите на индукция. За количествено описание на магнитното поле е необходимо да се посочи метод за определяне не само на посоката на вектора но и неговия модул. Най-лесният начин да направите това е чрез въвеждане в изследваното магнитно поле на проводник с ток и измерване на силата, действаща върху отделна праволинейна секция на този проводник. Този участък на проводника трябва да има дължина Δ1, която е достатъчно малка в сравнение с размерите на нехомогенните области на магнитното поле. Както се вижда от експериментите на Ампер, силата, действаща върху проводника, е пропорционална на тока I, дължината Δl на този участък и синусоида на ъгъла α между посоките на тока и вектора на магнитната индукция:

F ~ IΔl sin α.

Тази сила се нарича сила на Ампер. Той достига максималната стойност на модула Fmax, когато проводникът с ток е ориентиран перпендикулярно на линиите на магнитната индукция. Векторен модул се определя, както следва: Модулът на вектора на магнитната индукция е равен на съотношението на максималната стойност на силата на Ампер, действаща върху правия проводник с тока, към тока I в проводника и дължината му Δl:

В общия случай силата Ампер се изразява в отношението:

F = IBΔ1 sin α.

Тази връзка обикновено се нарича Амперския закон. В системата SI на единиците за единица магнитна индукция се приема индукцията на такова магнитно поле, при което за всеки метър от дължината на проводника при ток от 1 А максималната сила на Ампере е 1 Н. Това устройство се нарича Tesla (T).

Тесла е много голяма единица. Магнитното поле на Земята е приблизително равно на 0,5 · 10-4 Т. Големият лабораторен електромагнит може да създаде поле от не повече от 5 Т. Амперната сила е насочена перпендикулярно на вектора на магнитната индукция и посоката на тока, преминаващ през проводника. За да се определи посоката на усилието на Ампер, обикновено се използва правилото на лявата ръка : ако поставите лявата ръка така, че линиите на индукция влезе в дланта и удължените пръсти бяха насочени по протежение на тока, притиснатият палец показва посоката на силата, действаща върху проводника (Фигура 4.16.2).

2
Фигура 4.16.2. Правилото на лявата ръка и правилото на тренировката.

Ако ъгълът α е между посоките на вектора и токът в проводника е различен от 90 °, а след това да се определи посоката на усилията на Ампер по-удобно е да се използва правилото на сонда : въображаемата дупка е перпендикулярна на равнината, съдържаща вектора и проводник с ток, след това дръжката му се върти от посоката на тока към посоката на вектора Транслиращото движение на камъка ще покаже посоката на силата на Ампер (Фигура 4.16.2). Правилото на издънка често се нарича правилото на десния винт. Един от важните примери за магнитно взаимодействие на токове е взаимодействието на паралелни токове. Законите на това явление бяха експериментално установени от Ампер. Ако два паралелни проводника текат електрически токове в една и съща посока, тогава се наблюдава взаимно привличане на проводниците. В случай, когато теченията протичат в противоположни посоки, проводниците отблъскват. Взаимодействието на токове се дължи на техните магнитни полета: магнитното поле на един ток действа от силата на Ампер върху друг ток и обратно. Експериментите показаха, че модулът на силата, действащ върху сегмент от дължина Δl на всеки от проводниците, е директно пропорционален на токовете на тока I1 и I2 в проводниците, дължината на сегмента Δl и обратно пропорционални на разстоянието R между тях:

В международната система на SI единици коефициентът на пропорционалност k обикновено се записва като:

k = μ0 / 2π,

където μ0 е константа, която се нарича магнитна константа. Въвеждането на магнитна константа в SI опростява записването на редица формули. Нейната цифрова стойност е

μ0 = 4π · 10-7 Н / А2 = 1.26 · 10-6 Н / А2.

Формулата, изразяваща правото на магнитно взаимодействие на паралелни течения, има формата:

От това не е трудно да се получи израз за индукция на магнитното поле на всеки от праволинейните проводници. Магнитното поле на праволинеен проводник с ток трябва да притежава аксиална симетрия и следователно затворени линии на магнитна индукция могат да бъдат само концентрични кръгове, разположени в равнини, перпендикулярни на проводника. Това означава, че векторите и магнитната индукция на паралелни токове I1 и I2 се намира в равнина, перпендикулярна на двата тока. Затова при изчисляването на силите на Ампере, действащи върху проводниците с ток, е необходимо да се определи sin в амперния закон. От закона за магнитно взаимодействие на паралелни течения следва, че индукционният модул В на магнитното поле на праволинеен проводник с ток I на разстояние R от него се изразява чрез

За да привлекат паралелни течения, докато магнитно взаимодействие и противопарални отблъскват, линиите на магнитната индукция на праволинейното проводно поле трябва да бъдат насочени по посока на часовниковата стрелка, ако се гледат по протежение на проводника по посока на тока. За да определите посоката на вектора магнитно поле на праволинейния проводник също е възможно да се използва правилото на сондата: посоката на въртене на дръжката на сондата съвпада с посоката на вектора ако тренировката се движи по време на въртенето по посока на тока (Фигура 4.16.3).

3
Фигура 4.16.3. Магнитното поле на праволинеен проводник с ток.

4
Фигура 4.16.4. Магнитно взаимодействие на паралелни и антипаралелни токове.

Фиг. 4.16.4 обяснява закона за взаимодействие на паралелни течения. Магнитното взаимодействие на паралелни проводници с ток се използва в Международната система от единици (SI) за определяне на текущата единица Ампер Ампер : Амперът е силата на непроменим ток, който при преминаване през два успоредни проводника с безкрайна дължина и безкрайно кръгло напречно сечение, разположени на разстояние 1 м от едно друг във вакуум, би причинил между тези проводници сила на магнитното взаимодействие от 2,10-7 Н на метър дължина.

30. Магнитното поле на постоянни токове с различни конфигурации е изследвано експериментално от френските учени J. Bio и F. Savar (1820). Те стигнаха до извода, че индукцията на магнитното поле на токове, протичащи през проводника, се определя от съвместното действие на всички отделни участъци на проводника. Магнитното поле се подчинява на принципа на суперпозицията:
Ако магнитното поле се създава от няколко проводника с ток, индукцията на полученото поле е векторната сума на индукциите на полетата, създадени от всеки проводник отделно.
Индуцирането на проводник с ток може да се представи като векторна сума от елементарни индукции, създадени от отделните участъци на проводника. На практика е невъзможно изолирането на отделен участък от проводника с ток, тъй като постоянните токове са винаги затворени. Възможно е да се измери само общото индуциране на магнитното поле, произведено от всички елементи на тока. Законът Biot-Savart определя приноса към магнитната индукция на полученото магнитно поле, произведено от малка част Δl на проводник с ток от I.
Законът Bio-Savar прави възможно изчисляването на магнитните полета на токовете с различни конфигурации. Не е трудно, например, да се изчисли магнитното поле в центъра на кръгов завой с ток. Това изчисление води до формулата
Для определения направления вектора также можно использовать правило буравчика, только теперь его рукоятку нужно вращать в направлении кругового тока, а поступательное перемещение буравчика укажет направление вектора магнитной индукции.
Расчеты магнитного поля часто упрощаются при учете симметрии в конфигурации токов, создающих поле. В этом случае можно пользоваться теоремой о циркуляции вектора магнитной индукции, которая в теории магнитного поля токов играет ту же роль, что и теорема Гаусса в электростатике.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | | 19 | 20 | 21 |


Когато използвате този материал, свържете се със bseen2.biz (0.083 сек.)