Електричний струм у різних середовищах.
Електричний струм
у металах. Носіями струму у металах є вільні
електрони.
Якщо
в провіднику немає електричного поля, то електрони рухаються хаотично,
аналогічно тому, як рухаються молекули газів. Якщо ж у провіднику створено
електричне поле, то електрони, зберігаючи свій хаотичний рух, починають зміщуватися
у бік позитивного полюса джерела. Разом з безладним рухом електронів виникає і
упорядковане їх перенесення - дрейф. Сила струму у металах:
I
= envs, де І –сила струму
(А),
е
= 1,6*1
Кл – заряд електрона, n- концентрація вільних електронів (
), v- швидкість спрямованого руху
електронів (м/с), s- переріз (
).
З
підвищенням температури питомий опір металів збільшується.
Залежність
опору металів від температури: R =
(1 + αt ). Де R - опір при
температурі
,
– опір при
C, α– термічний коефіцієнт опору (
Під
час охолодження деяких металів і сплавів нижче певної критичної температури їх
опір наближується до нуля. Це явище називають надпровідністю. Явище
надпровідності відкрив у 1911 р. голландський фізик Г. Камерлінг-Оннес,
вивчаючи електропровідність ртуті при низьких температурах.
Електричний струм
у рідинах. Електроліти – це речовини, розчини і
сплави яких є провідниками електрики. Це розчини солей, кислот і лугів у воді.
У таких розчинах постійно відбувається розпад молекул на іони. Цей процес
називається електролітичною дисоціацією. Внаслідок дисоціації в розчині
утворюються позитивні іони металів і водню (катіони) та негативні іони
кислотних залишків і гідроксильної групи (аніони). Електричний струм у рідинах
– це спрямований рух позитивних іонів до катоду та негативних іонів до аноду.
При
підвищенні температури питомий опір електроліту зменшується, а питома
провідність збільшується. Проходження електричного струму через електроліт
супроводжується явищем електролізу – виділення на електродах речовин, що
входять до складу електроліту.
Закон електролізу М. Фарадея
Маса речовини, яка
виділяється на електроді під час електролізу, пропорційна силі струму І та часу
його проходження: m
= kIt
к
– електрохімічний еквівалент ( кг/Кл).
К =
тоді: m =
Іt
Де: М – молярна маса ( кг⁄моль ), е = 1,6*1
Кл – заряд електрона,
n
– валентність,
= 6,02*1
- стала Авогадро.
Застосування
електролізу: гальваностегія, гальванопластика, електрометалургія,
електролітична поліровка.
Внаслідок
зовнішніх дій (опромінювання ультрафіолетовим, рентгенівським, радіоактивним
випромінюванням, нагрівання і т. д.) газ іонізується, тобто від атомів і
молекул відриваються електрони. Внаслідок іонізації утворюються позитивні іони
і електрони. Частина звільнених електронів захоплюється нейтральними атомами чи
молекулами та створюються негативні іони.
Електричний струм
у газах - це спрямований рух позитивних іонів до
катоду та негативних іонів і електронів до аноду. Процес проходження
електричного струму через газ називають газовим розрядом. Газовий розряд, який
відбувається тільки під час дії зовнішнього іонізатора, називають
несамостійним.
Струм насичення –
це такий струм, під час якого всі заряджені частинки досягають електродів. Щоб
збільшити струм насичення, треба збільшити дію іонізатора. Починаючи з деякої
напруги, розряд продовжується після припинення дії іонізатора. Такий розряд
називається самостійним. Під впливом сильного електричного поля відбувається
ударна іонізація, яка можлива при умові, якщо кінетична енергія електронів під
час удару (
=
) більше роботи іонізації (
). Існують такі види самостійного
розряду: тліючий, іскровий, дуговий, коронний.