Фарадаиеви закони из хемије и физике - кратко објашњење једноставним речима

Да бисмо описали процесе у физици и хемији, постоји низ закона и односа који су добијени експериментално и рачунарски. Ниједно истраживање се не може провести без прелиминарне процјене процеса теоријским односима. Фарадаиеви закони се примењују и у физици и у хемији, а у овом чланку ћемо покушати да укратко и јасно испричамо о свим познатим открићима овог великог научника.

Садржај:

Прича о открићу
Електродинамика
Електролиза

Прича о открићу

Фарадаиев закон у електродинамици открили су два научника: Мицхаел Фарадаи и Јосепх Хенри, али Фарадаи је резултате свог рада објавио раније - 1831. године.

У демонстрационим експериментима у августу 1831. године користио је гвоздени торус, на супротним крајевима коме је намотана жица (једна жица на страну). На крајеве једне прве жице од галванске батерије прикључио је напајање, а на терминале другог прикључио галванометар. Дизајн је био сличан модерном трансформатору. Повремено укључивајући и искључујући напон на првој жици, опазио је навале на галванометру.

Галванометар је веома осетљив инструмент за мерење снаге малих струја.

Тако је приказан утицај магнетног поља генерисаног током протока струје у првој жици на стање другог проводника. Тај ефекат се преносио од прве до друге кроз језгро - метални тоус. Као резултат истраживања, откривен је и утицај сталног магнета, који се креће у завојници, на његово намотавање.

Тада је Фарадаи објаснио феномен електромагнетне индукције у смислу линија силе. Друга је инсталација за генерисање истосмерне струје: бакарни диск ротиран у близини магнета, а жица која клизи по њему била је сакупљач струје. Овај проналазак се назива Фарадаиев диск.

Научници тог периода нису препознали Фарадаиеве идеје, али Маквелл је истраживање узео за основу његове магнетне теорије. 1836. Мицхаел Фарадаи успоставио је везе за електрохемијске процесе, који су названи Фарадаиеви закони електролизе. Први описује омјере масе твари распоређене на електроди и проточне струје, а други описује омјере масе твари у отопини и масе твари изолиране на електроди за одређену количину електричне енергије.

Електродинамика

Први радови се користе у физици, тачније у опису рада електричних машина и уређаја (трансформатора, мотора итд.). Фарадаиев закон каже:

За круг индуковани ЕМФ директно је пропорционалан величини брзине магнетног флукса који се креће кроз овај круг са знаком минус.

То се може рећи једноставним речима: што се бржи магнетни ток креће кроз струјни круг, то се више емф ствара на његовим терминалима.

Формула је следећа:

Овде је дФ магнетни ток, а дт је јединица времена. Познато је да је први пут дериват брзина.То јест, брзина кретања магнетног флукса у овом конкретном случају. Успут, може се кретати попут извора магнетног поља (завојница са струјом - електромагнетом или сталним магнетом) и кола.

Овде се проток може изразити следећом формулом:

Б је магнетно поље, а дС површина површине.

Ако размотримо завојницу са чврсто намотаним окретима, док је у броју окрета Н, онда је Фарадаиев закон следећи:

Магнетни ток у једно-револуцијској формули, мерен у Веберу. Струја која струји у кругу назива се индукција.

Електромагнетна индукција је појава протока струје у затвореном кругу под утицајем спољног магнетног поља.

У горњим формулама могли сте приметити знакове модула, без њих он има нешто другачији изглед, као што је речено у првој формулацији, са знаком минус.

Знак минус објашњава Лензово правило. Струја која настаје у кругу ствара магнетно поље, усмерено је супротно. То је последица закона очувања енергије.

Смјер индукцијске струје може се одредити правилом десне руке или гимлет, детаљно смо је прегледали на нашој веб локацији.

Као што је већ споменуто, због феномена електромагнетне индукције раде електричне машине, трансформатори, генератори и мотори. На слици је приказан ток струје у намоту арматуре под утицајем магнетног поља статора. У случају генератора, када се ротор ротира спољним силама, у намотима ротора појављује се ЕМФ, струја ствара магнетно поље усмерено супротно (исти минус минус у формули). Што је већа струја потрошена оптерећењем генератора, то је веће магнетно поље и теже му је ротирање.

И обрнуто - када струја тече у ротору, појављује се поље које узајамно делује са статоровим пољем и ротор се почиње вртети. Са оптерећењем осовине, струја у статору и у ротору се повећава, и потребно је обезбедити промену намотаја, али то је друга тема која се односи на конструкцију електричних машина.

У средишту рада трансформатора извор покретног магнетног тока је наизменично магнетно поље које произилази из протока наизменичне струје у примарном намоту.

Ако желите детаљније проучити проблем, препоручујемо вам да погледате видео на којем се лако и лако описује Фарадаиев закон о електромагнетној индукцији:

Електролиза

Поред истраживања о ЕМФ-у и електромагнетној индукцији, научник је направио сјајна открића и у другим дисциплинама, укључујући хемију.

Када струја тече кроз електролит, јони (позитивни и негативни) почињу да брзају до електрода. Негативни прелазак на аноду, позитиван на катоду. Истовремено се на једној од електрода ослобађа одређена маса материје садржане у електролиту.

Фарадаи је спровео експерименте, пролазећи различитом струјом кроз електролит и мерећи масу материје која се депоновала на електродама, закључио је шаре.

м = к * К

м је маса материје, к је набој, а к зависи од састава електролита.

Наплата се може изразити тренутном у одређеном временском периоду:

И = к / тонда к = и * т

Сада можете одредити масу материје која ће се ослободити, знајући струју и време кад је текла. То се назива првим законом електролизе фарадеја.

Други закон:

Маса хемијског елемента који се таложи на електроди директно је пропорционална еквивалентној маси елемента (моларна маса дељена са бројем који зависи од хемијске реакције у којој је супстанца укључена).

На основу претходног, ови закони се комбинују у формулу:

м маса материје која се ослобађа у грамима, н је број пренетих електрона у процесу електроде, Ф = 986485 Ц / мол је Фарадаиев број, т је време у секундама, М је моларна маса материје твари г / мол.

У стварности, из различитих разлога, маса ослобођене материје је мања од израчунате (приликом израчунавања тренутног протока). Однос теоријских и стварних маса назива се тренутна ефикасност:

Б_т = 100% * м_{прорачун}/ м_теор

И на крају, препоручујемо вам да погледате детаљно објашњење Фарадаиевог закона за електролизу:

Фарадаиеви закони значајно су допринели развоју савремене науке, захваљујући његовом раду имамо електромоторе и генераторе електричне енергије (као и рад његових следбеника). Рад ЕМФ-а и појаве електромагнетске индукције пружили су нам већину савремене електричне опреме, укључујући звучнике и микрофоне, без којих је немогуће слушати снимке и гласовну комуникацију. Поступци електролизе користе се у галванској методи премазаних материјала, која има и декоративну и практичну вредност.

Слични материјали: