Изучение электрических характеристик водных растворов электролитов. Полный отчет о проведенном исследовании

Изучение электрических характеристик водных растворов электролитов. Полный отчет о проведенном исследовании
А. С. Атигаев

Книга содержит полное описание проведенного фундаментально-прикладного научного исследования. Предназначена для ознакомления и использования полученных экспериментальных данных в исследовательских и учебных целях.

Изучение электрических характеристик водных растворов электролитов

Полный отчет о проведенном исследовании

А. С. Атигаев

Редактор Ольга Анатольевна Антипова

Редактор Дина Рафкатовна Сайфуллина

Корректор Ольга Петровна Шокалова

© А. С. Атигаев, 2018

ISBN 978-5-4490-1421-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Полный текст исследования

Введение

Физика, как наука, многогранна. Она объединяет в себе такие важнейшие разделы как: механика, термодинамика, электродинамика, электростатика, магнетизм, молекулярно-кинетическая теория, сопротивление материалов, астрофизика и многие другие. Также, она, сочетаясь с другими фундаментальными науками, образует смежные области. Это, например: биофизика, биохимия, физическая химия. Последняя, заинтересовала нас более всего, а именно, ее подраздел, электрохимия.

Электрохимия – раздел физической химии, занимающийся изучением взаимных превращений электрической и химической энергии. Помимо работы гальванических элементов и процесса электролиза, она рассматривает электропроводность растворов.

Гипотеза работы звучит так: «Если верно утверждение, что растворы электролитов в воде при различных условиях проводят ток по разному, то на их основе возможно создать полноценный электрический прибор, элемент электрических цепей».

Цель работы – создать и проверить на предмет пригодности в различных областях электро- и радиотехники, ЖР.

Задачи:

Провести теоретический анализ источников информации;

Создать экспериментальную модель ЖР;

Создать РП ЖР;

Изучить пригодность ЖР к применению в радиотехнике.

Объект исследования: Резисторы, приборы для измерения частоты переменного тока.

Предмет исследования: Электрические проводники второго рода.

Методы исследования: Теоретический анализ источников, эксперимент.

Глава I. Литературный обзор

Вводные сведения о проводимости растворов электролитов

С точки зрения классической электродинамики, все вещества делятся на три группы: диэлектрики, полупроводники и проводники. В последних, неизбежно появляется ток проводимости, при возникновении на их концах разности потенциалов. Под током проводимости понимают явление направленного, упорядоченного движения заряженных частиц. В зависимости их природы, проводник может быть проводником первого или второго рода.

В проводниках первого рода перенос заряда осуществляется за счет движения электронов. Это, главным образом, металлы и их сплавы.

Проводники второго рода характеризуются тем, что носителями заряда в них являются ионы. К ним относятся все растворы и расплавы электролитов.

Способность вещества (в т. ч. РЭ) проводить электрический ток количественно характеризуется величиной его электропроводности, которая обратна его электрическому сопротивлению.

L=1/R (1)

Как и для металлических проводников, для РЭ, справедлива формула:

R=? l/S (2)

где ? – удельное электрическое сопротивление, зависящее от природы электролита, его концентрации в растворе, температуры раствора; l – расстояние между опущенными в однородный РЭ электродами; S – площадь поверхности электрода, помещенной в РЭ.

Исходя из (1) и (2), можно утверждать что, величина обратная ? – удельная электропроводность ? может быть вычислена из равенства:

?=1/?=L l/S (3)

Известно, что отношение l/S для каждого отдельного сосуда, в котором происходит измерение, является константой и различно для разных сосудов [1].

Общие сведения об электрических характеристиках растворов электролитов

Несмотря на тот факт, что в большинстве случаев, РЭ описываются только величинами, вычисляемыми по формулам (1), (2) и (3), научный интерес представляет вычисление прочих характеристик РЭ, или нахождение законов по которым они изменяют свои значения для разных РЭ в зависимости от концентрации и температуры. Это, например, зависимость ? от температуры, температурный коэффициент удельного сопротивления, если таковой может существовать у РЭ.

В работе [2] говорится что, РЭ обладают также и диэлектрическими свойствами, она посвящена выведению формул для вычисления таких величин как, динамический коэффициент диэлектрической проницаемости ?

(?) и динамический коэффициент диэлектрических потерь ?

(?). Их численные значения являются, соответственно действительной и мнимой частями комплексного значения коэффициента диэлектрической проницаемости ? (?):

? (?) = ?

(?) + i?

(?) (4)

где, ? – угловая частота электрического тока, протекающего через РЭ. Из (4) видно, что коэффициент диэлектрической проницаемости РЭ зависит от частоты тока. ? (?) для РЭ имеет, по мнению авторов, комплексное числовое значение в том случае, если электрическое поле E (t), действующее на него, изменяется периодически со временем. Также приводится формула:

? (?) = ?

+ i? (?) / (?

?) (5)