Faraday'ın Kimya ve Fizik Yasaları - Basit Kelimelerle Kısa Bir Açıklama
Keşif hikayesi
Faraday'ın elektrodinamik yasası iki bilim adamı tarafından keşfedildi: Michael Faraday ve Joseph Henry, ancak Faraday çalışmalarının sonuçlarını daha önce 1831'de yayınladı.
Ağustos 1831'deki gösteri deneylerinde, karşı uçlarında bir telin sarıldığı bir demir torus kullandı (her tarafta bir tel). Galvanik bir bataryadan bir ilk kablonun uçlarına güç sağladı ve ikincisinin terminallerine bir galvanometre bağladı. Tasarım modern bir transformatöre benziyordu. İlk teldeki voltajı periyodik olarak açıp kapatarak, galvanometrede dalgalanmalar gözlemledi.
Galvanometre, küçük akımların gücünü ölçmek için oldukça hassas bir araçtır.
Böylece, birinci teldeki akım akışı tarafından üretilen manyetik alanın ikinci iletkenin durumu üzerindeki etkisi tasvir edilmiştir. Bu etki, bir metal torus olan çekirdekten birinciden ikinciye iletildi. Araştırma sonucunda, bobinde hareket eden kalıcı bir mıknatısın sargısı üzerindeki etkisi de keşfedildi.
Daha sonra Faraday, elektromanyetik indüksiyon fenomenini kuvvet hatları açısından açıkladı. Bir diğeri doğru akım üretmek için kurulumdu: mıknatısın yakınında dönen bir bakır disk ve boyunca kayan tel bir akım toplayıcıydı. Bu buluşa Faraday’ın diski denir.
O dönemin bilim adamları Faraday'ın fikirlerini tanımadı, ancak Maxwell araştırmayı manyetik teorisinin temeli için aldı. 1836'da Michael Faraday, Faraday'ın elektroliz Yasası olarak adlandırılan elektrokimyasal süreçler için ilişkiler kurdu. Birincisi, elektrot üzerine tahsis edilen maddenin kütle oranlarını ve akan akımı tarif eder ve ikincisi, çözeltideki maddenin kütlesinin oranlarını ve belirli bir miktarda elektrik için elektroda tahsis edilen akım oranlarını tanımlar.
Elektrodinamik
İlk çalışmalar fizikte, özellikle elektrikli makinelerin ve aparatların (transformatörler, motorlar, vb.) Faraday Yasası şunları ifade eder:
Devre için, indüklenen EMF, eksi işareti ile bu devre boyunca hareket eden manyetik akının hızının büyüklüğü ile doğru orantılıdır.
Bu basit bir deyişle söylenebilir: manyetik akı devre içinde ne kadar hızlı hareket ederse, terminallerinde o kadar fazla emf üretilir.
Formül aşağıdaki gibidir:
Burada dF manyetik akıdır ve dt zaman birimidir. İlk kez türevin hız olduğu bilinmektedir.Yani, bu özel durumda manyetik akının hareket hızı. Bu arada, bir manyetik alan kaynağı (akımı olan bir bobin - bir elektromıknatıs veya kalıcı bir mıknatıs) ve bir devre gibi hareket edebilir.
Burada, akış aşağıdaki formülle ifade edilebilir:
B manyetik alan ve dS yüzey alanıdır.
Sıkıca sarılmış dönüşlere sahip bir bobin düşünürsek, N dönüşü sırasında, Faraday yasası aşağıdaki gibidir:
Weber'de ölçülen tek devrimli bir formülde manyetik akı. Devredeki akıma indüksiyon denir.
Elektromanyetik indüksiyon, harici bir manyetik alanın etkisi altında kapalı bir devrede akım akışı olgusudur.
Yukarıdaki formüllerde, modülün işaretlerini fark edebilirsiniz, bunlar olmadan, ilk formülasyonda söylendiği gibi, eksi işareti ile biraz farklı bir görünüme sahiptir.
Eksi işareti Lenz kuralını açıklar. Devrede ortaya çıkan akım manyetik bir alan yaratır, ters yönde yönlendirilir. Bu, enerjinin korunumu yasasının bir sonucudur.
İndüksiyon akımının yönü sağ elin kuralı veya burgu, sitemizde detaylı olarak inceledik.
Daha önce de belirtildiği gibi, elektromanyetik indüksiyon fenomeni nedeniyle elektrikli makineler, transformatörler, jeneratörler ve motorlar çalışır. Çizim, stator manyetik alanının etkisi altında armatür sargısındaki akım akışını göstermektedir. Jeneratör durumunda, rotor harici kuvvetlerle döndüğünde, rotor sargılarında bir EMF görünür, akım ters yönde yönlendirilmiş bir manyetik alan oluşturur (formülde aynı eksi işareti). Jeneratörün yükü tarafından tüketilen akım ne kadar büyük olursa, manyetik alan o kadar büyük olur ve dönüşü o kadar zor olur.
Tam tersi - rotorda akım aktığında, stator alanı ile etkileşen bir alan görünür ve rotor dönmeye başlar. Şaft üzerindeki bir yük ile, statordaki ve rotordaki akım artar ve sargıların değiştirilmesini sağlamak gerekir, ancak bu elektrikli makinelerin yapımı ile ilgili başka bir konudur.
Transformatörün çalışmasının kalbinde, hareketli manyetik akının kaynağı, birincil sargıdaki alternatif akımın akışından kaynaklanan alternatif bir manyetik alandır.
Sorunu daha ayrıntılı olarak incelemek istiyorsanız, elektromanyetik indüksiyon için Faraday Yasasının kolayca ve kolayca açıklandığı bir video izlemenizi öneririz:
Elektroliz
EMF ve elektromanyetik indüksiyon üzerine yapılan araştırmalara ek olarak, bilim adamı kimya da dahil olmak üzere diğer disiplinlerde büyük keşifler yaptı.
Akım elektrolitten aktığında, iyonlar (pozitif ve negatif) elektrotlara doğru akmaya başlar. Anoda negatif hareket, katoda pozitif hareket. Aynı zamanda, elektrolitte bulunan maddenin belirli bir kütlesi elektrotlardan birine salınır.
Faraday, elektrolitten farklı bir akım geçirerek ve elektrotlarda biriken maddenin kütlesini ölçerek deneyler yaptı, kalıpları çıkardı.
m = k * Q
m maddenin kütlesi, q yüktür ve k elektrolitin bileşimine bağlıdır.
Bir ücret, belirli bir süre boyunca akım cinsinden ifade edilebilir:
I = q / tsonra q = i * t
Şimdi, salınacak maddenin kütlesini, akımı ve aktığı zamanı bilerek belirleyebilirsiniz. Buna Faraday Elektrolizinin Birinci Kanunu denir.
İkinci yasa:
Elektrot üzerine yerleşen kimyasal elementin kütlesi, elementin eşdeğer kütlesiyle doğru orantılıdır (molar kütle, maddenin dahil olduğu kimyasal reaksiyona bağlı bir sayıya bölünür).
Yukarıdakilere dayanarak, bu yasalar aşağıdaki formüle birleştirilir:
m, gram cinsinden serbest bırakılan maddenin kütlesi, n, elektrot işleminde aktarılan elektron sayısıdır, F = 986485 C / mol Faraday sayısıdır, t saniye cinsindendir, M, g / mol maddesinin molar kütlesidir.
Gerçekte, çeşitli nedenlerden dolayı, salınan maddenin kütlesi hesaplanandan daha azdır (akım akışı hesaplanırken). Teorik ve gerçek kütlelerin oranına şu anki verimlilik denir:
Bt =% 100 * mhesaplama/ mteo
Ve son olarak, Faraday elektroliz yasasının ayrıntılı bir açıklamasına bakmanızı öneririz:
Faraday yasaları modern bilimin gelişimine önemli bir katkıda bulundu, çalışmaları sayesinde elektrik motorlarımız ve elektrik jeneratörlerimiz (ayrıca takipçilerinin çalışmaları) var. EMF'nin çalışması ve elektromanyetik indüksiyon fenomeni bize hoparlörler ve mikrofonlar da dahil olmak üzere modern elektrikli ekipmanların çoğunu verdi, bunlar olmadan kayıtları ve sesli iletişimi dinlemek imkansız. Elektroliz işlemleri, hem dekoratif değeri hem de pratik değeri taşıyan galvanik kaplama malzemelerinin yönteminde kullanılır.
Benzer malzemeler:
Yükleniyor...
