Radomír Matonoha

Uživatel:   nepřihlášen
úvodúvodInformace o oboru Elektronické počítačové systémyInformace o oboru StrojírenstvíInformace o oboru AdministrativaInformace o oboru Silniční dopravaHlavní obrázek

Elektrický proud v kapalinách

 

Elektrolyt. Elektrolytická disociace. Elektrolýza

 

elektrolyt   - roztoky kyselin, solí a zásad, nebo jejich taveniny vedoucí proud

-   vodivost elektrolytu způsobují kladné a záporné ionty

 

elektrolytická disociace - rozpad látky na ionty

-   např.: NaCl → Na+ + Cl-, H2SO4 → 2H+ + SO42-

 

oxionový ion - ion H+ nemůže v roztoku samostatně existovat, vytvoří s molekulou vody H3O+

 

anoda – spojená s (+)

katoda – spojená s (-)

 

- elektrické pole mezi katodou a anodou působí na ionty elektrickými silami a vyvolává jejich uspořádaný pohyb – elektrický proud

 

elektrolýza – látkové přeměny vyvolané při průchodu proudu elektrolytem na elektrodách

 

- dva příklady viz učebnice

 

Faradayovy zákony pro elektrolýzu. Praktické využití elektrolýzy

 

m = AQ = AIt      A = Mm/Fz 

 

- při elektrolýze se na katodě vždy vylučuje vodík nebo kov

 

Faradayova konstantaF = NAe  F = 9,65.104 C.mol-1

 

1. Faradayův zákon -  hmotnost m vyloučené látky je přímo úměrná náboji Q, který prošel elektrolytem

-   m = AQ = AIt

-   A......elektrochemický ekvivalent látky [A] = kg.C-1

 

2. Faradayův zákon -  elektrochemický ekvivalent látky vypočteme, jestliže molární hmotnost vydělíme Faradayovou konstantou a počtem elektronů potřebných k vyloučení jedné molekuly

-   A = Mm/Fz

-   látková množství různých látek vyloučených při elektrolýze týmž nábojem jsou chemicky ekvivalentní – mohou se navzájem nahradit v chemické sloučenině, nebo se mohou beze zbytku sloučit

 

uplatnění elektrolýzy – galvanické pokovování, galvanické leptání, elektrometalurgie

 

elektrolytický kondenzátor  -  dvě stočené hlinkové fólie oddělené od sebe papírem napuštěným elektrolytem

-   na anodě se průchodem I vylučuje kyslík, který způsobí její oxidaci, vytvoří se vrstva Al2O3 – izolant >> velká kapacita


Voltampérová charakteristika elektrolytického vodiče. Galvanické články

 

R = rl/S        I = (U – Ur)/R

 

- pro odpor elektrolytického vodiče platí R = rl/S

 

rozkladné napětí - Ur - na rozhraní kovu a elektrolytu vzniká elektrická dvojvrstva s určitým elektromotorickým napětím

-   když např. při rozkladu H2SO4 jsou na katodě bublinky vodíku a na anodě bublinky kyslíku, vzniknou dvě různě dvojvrstvy s různými elektromotorickými napětími, jejichž rozdíl se navenek projevuje vznikem Ur >> I = (U – Ur)/R

-   elektrody se polarizují, vzniká na nich polarizační napětí opačně orientované než elektromotorické napětí vnějšího zdroje

 

- vzniku elektrické dvojvrstvy na rozhraní kov-elektrolyt se využívá v článcích

 

suchý článek - zinko-uhlíkový

-   záporná elektroda – zinková nádobka článku

-   kladná elektroda – uhlíková tyčka obklopená směsí burelu a koksu

-   elektrolyt – roztok salmiaku napuštěný do filtračního papíru

-   při připojení spotřebiče probíhá elektrolýza, zinková anoda se rozpouští a na uhlíkové katodě se vytváří vodík, která reaguje s burelem za vzniku vody

 

alkalické články - trvanlivější

-   záporná elektroda – lisovaná z práškového zinku

-   kladná elektroda – směs burelu a grafitu

-   elektrolyt – hydroxid draselný KOH rozpuštěný v gelu

-   ocelový plášť odděluje elektrolyt od okolí i po vybytí článku

 

akumulátory - např. do H2SO4 ponoříme dvě olověné elektrody –-   při připojení ke zdroji napětí vzniká na katodě čisté olovo, na anodě oxid olovičitý PbO2 – vznikne galvanický článek se dvěma elektrodami

-   po spotřebování vrstvy PbSO4 se na katodě začne vylučovat kyslík

-   po zapojení do obvodu jím začne proud opačný k nabíjecímu, dochází k opačným dějům – až se obnoví stav na počátku proud ustane

-   dále: NiCd, NiMH, Li-Ion, Li-Pol

 

kapacita akumulátoru - určena celkovým nábojem, který může akumulátor vydat při vybíjení

-   udává se v A.h  ampérhodinách


Elektrický proud v plynech a ve vakuu

 

Nesamostatný a samostatný výboj v plynu

 

- za normálních podmínek je plyn izolantem

- ionizuje se působením ionizátoru - plamene nebo záření

 

ionizace  - štěpení molekul na elektron a kladný ion

-   ionizátory dodávají elektronům ionizační energii potřebnou k jejich odtržení

 

záporný ion – vznikne připojením elektronu k neutrální molekule

 

rekombinace - nesouhlasně nabité částice se navzájem přitahují a vytvářejí neutrální molekuly

 

- kladně nabité ionty směřují v záporně nabité katodě, záporné k anodě

- při setkání s elektrodou ztrácejí svůj náboj a mění se v neutrální molekuly

 

nesamostatný výboj - elektrický proud v plynu, který se udržuje jen po dobu působení ionizátoru

 

voltampérová charakteristika výboje - závislost proudu na napětí v ionizační komoře

-    při napětí menším než Un platí Ohmův zákon

-   při překročení Un prochází nasycený proud, který se delší dobu nemění

-   při překročení zápalného napětí Uz nastává ionizace nárazem a proud opět roste

 

samostatný výboj  - nezávisí na vnějším ionizátoru

-   v dostatečně silném elektrickém poli jsou elektrony a ionty urychleny tak, že při nárazu na neutrální molekulu vyvolají novou ionizaci

 

sekundární emise -  uvolnění elektronů z elektrod dopadem kladných iontů na katodu a záporných na anodu

 

tepelná emise – uvolnění elektronů z elektrod při jejich rozžhavení

 

fotoemise – uvolnění elektronů při dopadu UV záření

 


Samostatný výboj v plynu za atmosférického a za sníženého tlaku

 

a) za atmosférického tlaku – obloukový výboj, jiskrový výboj, koróna

 

obloukový výboj   - výboj mezi dvěma elektrodami, mezi kterými je vysoké napětí

-   zdroj světla: xenonové výbojky, sodíkové, apod.

-   vysoká teplota: využívá se při sváření

 

jiskrový výboj - krátká doba trvání

-   když intenzita pole mezi elektrodami dostačuje k lavinové ionizaci, ale zdroj není schopen trvale dodávat elektrický proud

-   zvuk jiskry je doprovázen zvukovou vlnou

-   blesk – napětí mezi nebem a zemí 109 V, proud 105 A

 

koróna -  trsovitý výboj, vzniká v nehomogenním elektrickém poli

-   okolo drátů, hran a hrotů s vysokým potenciálem

-   intenzita elektrického pole stačí jen na vyvolání lavinové ionizace v blízkém okolí

-   způsobuje ztráty na vedení

 

b) za sníženého tlaku – doutnavý výboj

 

- ve výbojové trubici za sníženého tlaku dochází k výboji při menším napětí než za pa

 

doutnavý výboj  - od obloukového se liší malým proudem, nízkou teplotou elektrod i trubice

-   v blízkosti katody: katodové doutnavé světlo

-   zbytek trubice: anodový sloupec

-   napětí je mezi elektrodami rozloženo nerovnoměrně

 

doutnavky - vzniká v nich jen katodové doutnavé světlo; jako kontrolní světla, malá spotřeba

 

reklamní trubice, zářivky  - využívají anodového sloupce

-   plynná náplň: argon, páry rtuti

Katodové a kanálové záření. Obrazovka

 

- uděláme-li v katodě a anodě otvory, vznikne v trubici kanálové a katodové záření

 

kanálové záření  - vzniká při pronikání kladných iontů za katodu

-   projevuje se světélkováním plynné náplně

 

katodové záření  - elektrony prolétávající otvorem v anodě způsobují světélkování skleněné stěny výbojové trubice v místě dopadu

-   je vychylovatelné magnetickým polem

-   má mechanické, tepelné a chemické účinky

-   dopadá-li na kov s velkou relativní atomovou hmotností, vzniká v místě dopadu rentgenové záření

 

obrazovka -   – katoda je rozžhavena žhavicím vláknem a tepelnou emisí uvolňuje elektrony

-   emitované elektrony vystupují malým otvorem v řídící elektrodě (Wehneltův válec), pak jsou urychlovány soustavou anod, soustřeďovány do elektronového paprsku

-   elektronový paprsek prochází dvěma páry vychylovacích destiček a dopadá na stínítko, pokryté vrstvou ZnS – v místě dopadu vznikne svítící stopa

-   využívají se v osciloskopech ke sledování časových průběhů harmonického napětí >> na vychylovací destičky je přivedeno sledované harmonické napětí, na na vodorovně vychylující destičky napětí časové základny >> stopa pak koná složený pohyb, který j časovým diagramem harmonického napětí

 

 


Aktualizováno:   07. ledna 2009 18:18:51

Stránka byla zobrazena:   3103x