Законы Ома и их обобщение
При прохождении тока через проводники 2-го класса на электродах происходит выделение вещества (химические процессы) – электролиз. Прохождение тока в растворах объясняется появлением ионов. Распад молекул на ионы называется электролитической диссоциацией, он происходит при растворении вещества. Теория электролитической диссоциации разработана Р. Клаузиусом (1857 г.) и разработана С. Аррениусом (1887 г.). Большое значение имеют также работы русского ученого И.А. Каблукова.
Наряду с диссоциацией при соударениях возможны обратные процессы воссоединения разноименных ионов в нейтральные молекулы – рекомбинация или молизация.
Способность диссоциировать у различных жидкостей – различна. Для количественной характеристики степени диссоциации вводится коэффициент степень диссоциации α.
α – определяется соотношением числа диссоциированных молекул, т.е. он показывает – какая доля молекул растворенного вещества распалась на ионы.
α зависит: от природы растворителя; от природы растворяемого вещества;от концентрации раствора; от температуры. Электрический ток в жидкостях обусловлен упорядоченным движением ионов. При отсутствии внешнего поля ионы в электролите совершают тепловое движение. При перемещение иона возникает сила трения, пропорциональная средней скорости движения иона: , где k – коэффициент трения.
С другой стороны движение иона происходит под действием электрической силы:
Для установившегося режима:
,
где b – подвижность ионов.
Подвижность – скорость ионов при Е=1
Плотность тока в электролите равна:
j = j+ + j– ,
где n – концентрация ионов. Для бинарных электролитов справедливо:n+ = n– = an,где a – коэффициент диссоциации;n – число молекул растворенного вещества в единице объема электролита. Полагая также q+ = q– = q, имеем:j = αnqv+ + αnqv– = αnq(v+ + v–)
Учитывая, что v+ = b+E; v– = b–E –закон Ома для электролитов. Сравнивая эту формулу с дифференциальной формой закона Ома j = gE, получим: γ = anq(b+ + b–).
Плотность тока в металле под действием поля Е: , где – средняя скорость упорядоченного движения. Сила, действующая на электрон: ,
где Vт – максимальная скорость в конце λ, следовательно, средняя скорость:
– среднее время между соударениями,
Итак, имеем: Подставляя τ из уравнения, получим: . Зная что , где b – подвижность,и меем: Подставляя в уравнение получим:
, откуда: (закон Ома)
j = γE, где j – удельная электропроводность.
Вывод: 1) γ тем больше, чем больше n и ; при увеличении Т, а, следовательно, и , сопротивление R увеличивается.
Резонанс
Резонансом называется явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы (или, в случае электрических колебаний, частоты вынуждающего переменного напряжения) к частоте, равной или близкой собственной частоте колебательной системы. Амплитуда вынужденных колебаний имеет максимум при частоте , которая называется резонансной частотой.
Дата добавления: 2017-06-13; просмотров: 997;