กฎของฟาราเดย์ในวิชาเคมีและฟิสิกส์ - คำอธิบายสั้น ๆ ในคำง่าย ๆ
ค้นพบเรื่องราว
นักวิทยาศาสตร์สองคนค้นพบกฎของฟาราเดย์ในด้านไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า: ไมเคิลฟาราเดย์และโจเซฟเฮนรี แต่ฟาราเดย์ตีพิมพ์ผลงานของเขาก่อนหน้านี้ - ในปี 1831
ในการทดลองสาธิตของเขาในเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1831 เขาใช้ทอรัสเหล็กตรงปลายอีกด้านหนึ่งซึ่งมีลวดพันแผล (หนึ่งเส้นต่อเส้น) เขาจ่ายพลังงานให้กับปลายลวดเส้นแรกจากแบตเตอรี่กัลวานิกและเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์กับขั้วที่สอง การออกแบบคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ทันสมัย การเปิดและปิดแรงดันไฟฟ้าที่สายแรกเป็นระยะ ๆ เขาสังเกตเห็นไฟกระชากบนกระแสไฟฟ้า
เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าเป็นเครื่องมือที่มีความไวสูงสำหรับการวัดความแรงของกระแสเล็ก ๆ
ด้วยวิธีนี้ผลของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการไหลของกระแสในสายแรกที่มีต่อสถานะของตัวนำที่สองถูกอธิบาย ผลกระทบนี้ถูกส่งจากครั้งแรกถึงครั้งที่สองผ่านทางแกนกลาง - พรูโลหะ จากการวิจัยพบว่าอิทธิพลของแม่เหล็กถาวรซึ่งเคลื่อนที่ในขดลวดที่มีต่อขดลวดก็ถูกค้นพบเช่นกัน
จากนั้นฟาราเดย์อธิบายปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปของเส้นแรง อีกประการหนึ่งคือการติดตั้งเพื่อสร้างกระแสตรง: ดิสก์ทองแดงหมุนอยู่ใกล้กับแม่เหล็กและลวดเลื่อนตามมันเป็นตัวเก็บกระแสไฟฟ้า สิ่งประดิษฐ์นี้เรียกว่าดิสก์ของฟาราเดย์
นักวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นไม่รู้จักความคิดของฟาราเดย์ แต่แมกซ์เวลล์ได้ทำการวิจัยบนพื้นฐานของทฤษฎีแม่เหล็กของเขา ในปี ค.ศ. 1836 ไมเคิลฟาราเดย์ได้สร้างความสัมพันธ์สำหรับกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าซึ่งเรียกว่ากฎของการแยกด้วยกระแสไฟฟ้าของฟาราเดย์ ครั้งแรกที่อธิบายอัตราส่วนของมวลของสารที่จัดสรรในอิเล็กโทรดและกระแสไฟฟ้าและที่สองอธิบายถึงอัตราส่วนของมวลของสารในการแก้ปัญหาและมวลของสารที่แยกได้ในอิเล็กโทรดสำหรับไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง
ไฟฟ้ากระแส
งานแรกถูกนำไปใช้ในฟิสิกส์โดยเฉพาะในรายละเอียดของการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ (หม้อแปลงมอเตอร์ ฯลฯ ) กฎหมายของฟาราเดย์:
สำหรับวงจรนั้น EMF ที่เหนี่ยวนำจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของความเร็วของฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งเคลื่อนที่ผ่านวงจรนี้โดยมีเครื่องหมายลบ
สามารถพูดได้ง่ายๆว่ายิ่งฟลักซ์แม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านวงจรเร็วขึ้นเท่าไหร่แรงเคลื่อนไฟฟ้าก็จะยิ่งเกิดขึ้นที่ขั้ว
สูตรมีดังนี้:
นี่ dF คือฟลักซ์แม่เหล็กและ dt คือหน่วยของเวลา ครั้งแรกที่รู้จักอนุพันธ์คือความเร็วนั่นคือความเร็วของการเคลื่อนที่ของฟลักซ์แม่เหล็กในกรณีนี้ โดยวิธีการที่มันสามารถเคลื่อนย้ายเช่นแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็ก (ขดลวดกับกระแส - แม่เหล็กไฟฟ้าหรือแม่เหล็กถาวร) และวงจร
ที่นี่การไหลสามารถแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:
B คือสนามแม่เหล็กและ dS คือพื้นที่ผิว
หากเราพิจารณาขดลวดที่มีรอบการบาดเจ็บอย่างแน่นหนาในจำนวนรอบที่ยังไม่มีข้อความ N กฎของฟาราเดย์จะเป็นดังนี้:
ฟลักซ์แม่เหล็กในสูตรการปฏิวัติครั้งเดียววัดเป็นเวเบอร์ กระแสที่ไหลในวงจรเรียกว่าการเหนี่ยวนำ
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ของการไหลของกระแสในวงจรปิดภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก
ในสูตรด้านบนคุณสามารถสังเกตเห็นสัญญาณของโมดูลโดยที่ไม่มีรูปลักษณ์ที่แตกต่างออกไปเล็กน้อยเช่นมีการพูดในสูตรแรกด้วยเครื่องหมายลบ
เครื่องหมายลบอธิบายกฎ Lenz กระแสที่เกิดขึ้นในวงจรสร้างสนามแม่เหล็ก นี่คือผลของกฎหมายการอนุรักษ์พลังงาน
ทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำสามารถกำหนดได้โดยกฎของมือขวาหรือ บิดหล่าชนิดเล็กเราตรวจสอบรายละเอียดในเว็บไซต์ของเรา
ดังกล่าวแล้วเนื่องจากปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเครื่องจักรไฟฟ้าหม้อแปลงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์ทำงาน ภาพประกอบแสดงการไหลของกระแสในขดลวดกระดองภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ในกรณีของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อโรเตอร์หมุนโดยแรงภายนอก EMF จะปรากฏในขดลวดของโรเตอร์กระแสจะสร้างสนามแม่เหล็กที่มุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม (เครื่องหมายลบเดียวกันในสูตร) ยิ่งกระแสไฟฟ้าถูกใช้ไปโดยโหลดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสนามแม่เหล็กก็จะยิ่งหมุนได้มากเท่านั้น
และในทางกลับกัน - เมื่อกระแสไหลในโรเตอร์จะมีสนามปรากฏขึ้นซึ่งโต้ตอบกับสนามสเตเตอร์และโรเตอร์เริ่มหมุน ด้วยการโหลดบนเพลากระแสในสเตเตอร์และโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นและมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการสลับของขดลวด แต่นี่เป็นอีกหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องใช้ไฟฟ้า
ที่หัวใจของการทำงานของหม้อแปลงแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนที่นั้นเป็นสนามแม่เหล็กสลับที่เกิดขึ้นจากการไหลของกระแสสลับในขดลวดปฐมภูมิ
หากคุณต้องการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเราขอแนะนำให้ดูวิดีโอที่อธิบายกฎของฟาราเดย์สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าได้ง่ายและสะดวก:
กระแสไฟฟ้า
นอกเหนือจากการวิจัยเกี่ยวกับ EMF และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้านักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสิ่งที่ดีในสาขาวิชาอื่น ๆ รวมถึงเคมี
เมื่อกระแสไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ไอออน (บวกและลบ) จะเริ่มพุ่งไปที่ขั้วไฟฟ้า ลบไปที่ขั้วบวกบวกกับขั้วบวก ในเวลาเดียวกันมวลของสารบางอย่างที่มีอยู่ในอิเล็กโทรไลต์จะถูกปล่อยออกมาบนขั้วไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่ง
ฟาราเดย์ทำการทดลองผ่านกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างผ่านอิเล็กโทรไลต์และการวัดมวลของสสารที่สะสมอยู่บนขั้วไฟฟ้า
m = k * Q
m คือมวลของสาร q คือประจุและ k ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์
ค่าใช้จ่ายสามารถแสดงในแง่ของกระแสในช่วงเวลา:
I = q / tแล้วก็ q = i * t
ตอนนี้คุณสามารถกำหนดมวลของสารที่จะถูกปล่อยออกมาได้โดยรู้ถึงกระแสและเวลาที่มันไหล สิ่งนี้เรียกว่ากฎข้อแรกของฟาราเดย์อิเล็กโทรไลซิส
กฎหมายที่สอง:
มวลขององค์ประกอบทางเคมีที่ตกตะกอนบนอิเล็กโทรดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลที่เท่ากันขององค์ประกอบ (มวลโมลาร์หารด้วยจำนวนที่ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาทางเคมีที่สารเกี่ยวข้อง)
จากที่กล่าวมาข้างต้นกฎหมายเหล่านี้จะรวมกันเป็นสูตร:
m คือมวลของสารที่ถูกปล่อยออกมาเป็นกรัม, n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกถ่ายโอนในกระบวนการอิเล็กโทรด, F = 986485 C / mol คือจำนวนฟาราเดย์, t คือเวลาในไม่กี่วินาที, M คือมวลโมลาร์ของสาร g / mol
ในความเป็นจริงเนื่องจากเหตุผลต่าง ๆ มวลของสารที่ปล่อยออกมาจะน้อยกว่าหนึ่งที่คำนวณได้ (เมื่อคำนวณการไหลของกระแส) อัตราส่วนของทฤษฎีและมวลชนจริงเรียกว่าประสิทธิภาพปัจจุบัน:
Bเสื้อ = 100% * mการคำนวณ/ มtheor
และสุดท้ายเราขอแนะนำให้คุณดูคำอธิบายโดยละเอียดของกฎของฟาราเดย์สำหรับการแยกด้วยกระแสไฟฟ้า:
กฎหมายของฟาราเดย์มีส่วนสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เนื่องจากงานของเขาเรามีมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (รวมถึงผลงานของผู้ติดตาม) การทำงานของ EMF และปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เรามีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทันสมัยที่สุดรวมถึงลำโพงและไมโครโฟนโดยที่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะฟังการบันทึกและการสื่อสารด้วยเสียง กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสถูกนำมาใช้ในวิธีการเคลือบด้วยไฟฟ้าของวัสดุเคลือบผิวซึ่งมีทั้งค่าการตกแต่งและค่าการใช้งานจริง
วัสดุที่คล้ายกัน:
กำลังโหลด ...
