10.8 Электрический ток в вакууме

Самостоятельный газовый разряд в стеклянной трубке с двумя электродами может происходить лишь при условии, что давление газа слишком мало. При уменьшении значений, меньших 0,0001 мм рт. ст., разряд прекращается, т. е. ток становится равным нулю, хотя напряжение на электродах трубки отлично от нуля. Это происходит вследствие того, что атомов становится слишком мало, чтобы поддерживать ток за счет ионизации электронным уда­ром и выбивания ионами электронов с катода. Отсутствие проводимости разреженного газа наблюдается и при дальнейшем уменьшении давления. Продолжая откачивать газ, можно дойти до такой его концентрации, при которой молекулы успевают пролетать от одной стенки трубки до другой, ни разу не испытав соударений друг с другом. Такое состояние газа в трубке называют вакуумом.Разреженный газ превращается в проводник благодаря действию ионизатора. Если же газа так мало, что можно говорить о состоянии вакуума, то про­водимость межэлектродного промежутка можно обеспечить только с помощью введенного в трубку источника заряженных частиц. Чаще всего действие такого источника основано на свойстве тел, нагретых до высокой температуры, испускать электроны.

10.9 Электролиз и его применение. Законы Фарадея

При пропускании тока через электролитическую ванну электронные потоки в электродах замыкаются ионными потоками электролита. При этом у анода будет происходить превращение анионов в нейтральные атомы с отдачей электронов аноду; у катода – превращение катионов в нейтральные атомы с получением электронов от катода. У поверхности электродов происходит выделение веществ – это сущность электролиза.

Законы электролиза (Фарадея). Первый закон – масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит , второй закон – электрохимические эквиваленты прямо пропорциональны их химическим эквивалентам х , где : А – атомный вес вещества, Z – его валентность. Число Фарадея – равно электрическому заряду, который нужно пропустить через электролит для выделения на электроде 1 моля вещества. .Третий объединенный закон - .

Вопросы для самоконтроля:

1) Дайте определение электрическому току?

2) Что такое направление тока?

3) Единица измерения, плотность тока?

4) Закон Ома? Что называется работой постоянного тока?

5) Мощность постоянного тока?

6) Механизм проводимости водных растворов электролитов?

7) Какие законы электролиза вы знаете?

8) Что называется электролитической диссоциацией?

Список литературы

Основная

1.Рогачев, Н.М. Курс физики. Учебное пособие/ Н.М. Рогачев. – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010 г. - 448 с.

Дополнительная

2. Грабовский, Р.И. Курс физики. 6-е изд. / Р. И. Грабовский. – СПБ. : Издательство «Лань», 2002. – 608 с

Лекция 11 термоэлектронные явления

11.1 Контактная разность потенциалов. Термоэлектричество

Е1,Е2,…Еi – энергетические уровни, на которых располагаются по два электрона с противоположными спинами. μ – верхний энергетический уровень (уровень Ферми или химический потенциал, его величина не зависит от температуры металла). А0 – нижний энергетический уровень (дно потенциальной ямы). 0 – начало отсчета (энергия электрона вне проводника).

Электрон находящийся внутри металла и притягивающийся к положительным ионам кристаллической решетки, обладает отрицательной потенциальной энергией (энергия притяжения отрицательна). Вне проводника W_пот равна нулю.

При соприкосновении двух проводников, электроны вследствие теплового движения переходят из одного проводника в другой. Если соприкасающиеся проводники различны и если их температура в разных точках неодинакова, то один из них заряжается положительно, другой отрицательно, т.е. возникает контактная разность потенциалов U. Величина U – не зависит ни от формы, ни от размера проводников; а зависит: какие металлы и каковы температуры в их месте соприкосновения. Внутренняя контактная разность потенциалов – разность между днами потенциальной ямы. Выражение для внутренней контактной разности потенциалов U_i: ,где k – постоянная Больцмана; – логарифм отношения концентраций электронов в металлах.Следствие: 1) чем больше различие и , тем больше U_i;2) при комнатной температуре U_i ≈ 10^-2 ÷ 10^-3В.

В нешняя контактная разность потенциалов: U_вн – образуется на внешних сторонах проводников.Между соприкасающимися металлами во внешнем пространстве появится электрическое поле, а на поверхности электрические заряды.

Полная контактная разность потенциалов, обусловленная обеими причинами:1) разная А_вых электронов из металлов (U_вн);разная концентрация свободных электронов (U_i)равна: Т.к. U_i ≤ U_вн, то приближенно можно считать:U= U_вн.