Faraday kémiai és fizikai törvényei - rövid magyarázat az egyszerű szavakban
Felfedezési történet
Faraday elektrodinamikai törvényét két tudós fedezte fel: Michael Faraday és Joseph Henry, de Faraday munkájának eredményeit korábban - 1831-ben - tette közzé.
1831 augusztusában végzett demonstrációs kísérleteiben vas torust használt, amelynek ellentétes végein drótot tekercseltek (oldalán egy huzal). Az első vezeték végére tápellátást adott egy galvanikus elemből, és a galvanométert csatlakoztatta a második végéhez. A kialakítás hasonló volt a modern transzformátorhoz. Rendszeresen be- és kikapcsolva az első huzalon a feszültséget, megfigyeli a galvanométer feszültségét.
A galvanométer nagyon érzékeny eszköz a kis áramok erősségének mérésére.
Így ábrázoltuk az első huzalban az áramlás által generált mágneses mező hatását a második vezető állapotára. Ezt a hatást az elsőről a másodikra a magon keresztül továbbították - egy fém toruszon. A kutatás eredményeként felfedezték a tekercsben mozgó állandó mágnesek tekercselésére gyakorolt hatását is.
Aztán Faraday az elektromágneses indukció jelenségét az erővonalak alapján magyarázta. Egy másik az egyenáram generálására szolgáló berendezés: a mágnes közelében elforgatott rézkorong, és a mentén csúszó huzal áramgyűjtő volt. A találmányt Faraday lemezének nevezik.
Az akkori tudósok nem ismerte fel Faraday gondolatait, ám Maxwell a kutatást mágneses elmélete alapjául vette. 1836-ban Michael Faraday kapcsolatot létesített az elektrokémiai folyamatokkal kapcsolatban, amelyeket Faraday elektrolízis-törvényének hívtak. Az első leírja az elektródon elosztott anyag tömegének és az áramló áramnak a arányát, a második leírja az oldatban levő anyag tömegének és az elektródnak egy bizonyos mennyiségű villamos mennyiséghez viszonyított áramának arányát.
elektrodinamika
Az első munkákat a fizikában használják, különös tekintettel az elektromos gépek és készülékek (transzformátorok, motorok stb.) Működésének leírására. A Faraday-törvény kimondja:
Az áramkör esetében az indukált EMF egyenesen arányos a mágneses fluxus sebességének nagyságával, amely ezen a körön keresztül mínuszjelet mozog.
Ezt egyszerű szavakkal lehet mondani: minél gyorsabban halad a mágneses fluxus az áramkörön, annál több emf jön létre a végén.
A képlet a következő:
Itt dF a mágneses fluxus, és dt az időegység. Ismert, hogy az első alkalommal a derivált a sebesség.Vagyis ebben az esetben a mágneses fluxus mozgásának sebessége. Mellesleg, úgy mozoghat, mint egy mágneses mező forrása (egy tekercs egy árammal - egy elektromágnes vagy egy állandó mágnes) és egy áramkör.
Itt az áramlás a következő képlettel fejezhető ki:
B a mágneses mező, és dS a felület.
Ha az N fordulat számában számolunk egy szorosan tekercselt tekercset, akkor a Faraday-törvény a következő:
Mágneses fluxus egyfordulatú képletben, Weber-ben mérve. A körben áramló áramot indukciónak nevezzük.
Az elektromágneses indukció az áramlás jelensége egy zárt körben egy külső mágneses mező hatására.
A fenti képletekben észreveheti a modul jeleit, anélkül, hogy kicsit más lenne, amint azt az első megfogalmazásban mondták, mínuszjelet mutat.
A mínuszjel magyarázza a Lenz-szabályt. Az áramkörben keletkező áram mágneses teret hoz létre, az ellenkező irányba mutat. Ez az energiamegtakarításról szóló törvény következménye.
Az indukciós áram irányát a jobb oldali szabály határozhatja meg, vagy átfúr, részletesen megvizsgáltuk webhelyünkön.
Mint már említettük, az elektromágneses indukció jelensége miatt az elektromos gépek, transzformátorok, generátorok és motorok működnek. Az ábra az armatúra tekercsben zajló áramlást mutatja az állórész mágneses tere hatására. Generátor esetén, amikor a forgórész külső erőkkel forog, EMF jelenik meg a forgórész tekercseiben, az áram egy ellenkező irányba irányított mágneses teret generál (ugyanaz a mínuszjel a képletben). Minél nagyobb áramot fogyaszt a generátor terhelése, annál nagyobb a mágneses mező és annál nehezebb a forgása.
És fordítva: amikor áram áramlik a forgórészben, megjelenik egy olyan mező, amely kölcsönhatásba lép az állórész mezőjével, és a forgórész elkezdi forogni. A tengely terhelésekor az állórészben és a forgórészben az áram emelkedik, miközben biztosítani kell a tekercsek kapcsolását, de ez egy másik téma az elektromos gépek gyártásával kapcsolatban.
A transzformátor működésének középpontjában a mozgó mágneses fluxus forrása egy váltakozó mágneses mező, amely a primer tekercsben lévő váltakozó áram áramlásából származik.
Ha részletesebben szeretné megvizsgálni a kérdést, azt javasoljuk, hogy nézze meg a videót, amelyben az elektromágneses indukcióra vonatkozó Faraday-törvény könnyen és könnyen leírható:
elektrolízis
Az EML és az elektromágneses indukciók kutatása mellett a tudós nagy felfedezéseket tett más tudományágakban, ideértve a kémiát is.
Amikor az áram átáramlik az elektroliton, az ionok (pozitív és negatív) elkezdenek rohanni az elektródok felé. Negatív lépés az anódhoz, pozitív a katódhoz. Ugyanakkor az elektrolitban lévő anyag bizonyos tömege felszabadul az egyik elektródon.
Faraday kísérleteket hajtott végre, amikor eltérő áramot hajtott át az elektroliton, és megmérte az elektródokon lerakódott anyag tömegét, levezette a mintákat.
m = k * Q
m az anyag tömege, q a töltés, és k az elektrolit összetételétől függ.
A díj egy adott időszakra érvényes árammal fejezhető ki:
I = q / tmajd q = i * t
Most meg tudja határozni az anyag tömegét, amely felszabadul, tudva az áramot és az áramlási időt. Ezt nevezik a Faraday elektrolízis első törvényének.
A második törvény:
A kémiai elem tömege, amely az elektródon helyezkedik el, egyenesen arányos az elem ekvivalens tömegével (a móltömeg osztva egy számmal, amely az anyag kémiai reakciójától függ, amelyben az anyag részt vesz).
A fentiek alapján ezeket a törvényeket a következőképp kombináljuk:
m az anyagnak a felszabadult tömege grammban, n az átvitt elektronok száma az elektródafolyamatban, F = 986485 C / mol a Faraday-szám, t az idő másodpercben, M az anyag moláris tömege g / mol.
A valóságban különböző okok miatt a kibocsátott anyag tömege kisebb, mint a kiszámított (az áramlás kiszámításakor). Az elméleti és a valós tömeg arányát áramhatásnak nevezzük:
Bt = 100% * mcalc/ mígy mintegy
És végül azt javasoljuk, hogy olvassa el a Faraday elektrolízis-törvényének részletes magyarázatát:
Faraday törvényei jelentősen hozzájárultak a modern tudomány fejlődéséhez, munkájának köszönhetően villanymotorokkal és áramgenerátorokkal rendelkezünk (valamint követőinek munkájával). Az EMF munkája és az elektromágneses indukció jelenségei adtak nekünk a legtöbb modern elektromos berendezést, beleértve a hangszórókat és a mikrofonokat, amelyek nélkül lehetetlen hallgatni a felvételeket és a hangkommunikációt. Az elektrolízis folyamatait a galvanikus bevonóanyag-eljárásban használják, amely mind dekoratív, mind gyakorlati értéket hordoz.
Hasonló anyagok:
Betöltés ...
