Электрический ток в газах и электролитах

Электрический ток в газах

Электрический ток в газах и электролитах

Космические лучи и слабая естественная радиоактивность стенок емкости, в которой находится газ, всегда кое-что ионизируют его. Поэтому слабенькие электрические токи в газах , предопределенные механическими перемещениями заряженных ионов между электродами, можно зафиксировать при обычных условиях в любом газе. Плотность таких токов дается выражением.

В результате процессов рекомбинации (взаимной нейтрализации зарядов разного знака) их концентрация в слабых электрических полях всегда является меньшей от стационарного состояния (или состоянию насыщения), в котором все, или почти все ионы достигают электродов еще к рекомбинации. Типичный вид зависимости тока в газонаполненном диоде (двухэлектродной лампе)

Лишь в слабых полях (заметно меньших от поля в точке А) наблюдается приблизительно линейная зависимость электрического тока в газах от напряжения, то есть выполнение закона Ома. За пределами линейного участка закон Ома, не выполняется.

На участке А-В наблюдаем упомянутое выше насыщение тока, предопределенное тем, что все ионы созданы внешним ионизатором достигают электродов. Таким образом, электрический ток в электролитах насыщения является показателем мощности внешнего ионизатору и может быть его индикатором (что используют в газовых ионизационных камерах, которые являются основой дозиметрических приборов).

На участке В-С ионизация, следовательно и ток, быстро растут, из-за того, что разогнаны электрическим полем ионы достигают энергий достаточных для того, чтобы ионизировать во время столкновений нейтральные молекулы. Процесс ударной ионизации развивается лавинообразное, особенно за точкой С.

Электролитический ток в жидкостях предопределен наличием в них свободных подвижных ионов обоих знаков (катионов и анионов). Ионы присутствующие в электролитах в результате явления диссоциации молекул во время растворения электролитического соединения в жидкости (чаще всего в воде). Если электролит сильный, то диссоциация молекул на ионы является почти полной. В слабых электролитах часть молекул остается нейтральной, не дисоциированию на ионы.

Если не принимать к сведению взаимодействую между ионами в электролитах, что справедливо для относительно сильно разбавленных электролитов, то ионы с зарядами двигаются в ускоряющем поле электродов (расстояние между электродами), причем почти мгновенно достигают определенной предельной постоянной скорости. В результате вязкого трения в жидкости (с коэффициентом вязкого трения ) эта скорость является такой.

Подвижность ионов зависит от их заряда и вязкости электролита. Если допустить, что ионы имеют сферическую форму с радиусами, то для них можно припустить корректность закона Стокса для коэффициенту трения.

Это убеждает нас в справедливости закона Ома в дифференциальной форме для электролитов. Удельная проводимость электролитов, как видно из зависит от заряда и радиусов ионов. Она достаточно быстро растет с температурой, из-за того, что с температурой заметно уменьшается вязкость раствора.

Упрощенный вариант теории, изложенный выше, непригоден для концентрированных, неразбавленных электролитов, в которых подвижность ионов заметно уменьшается.

Движение ионов в электролитах предопределяет перенос вещества. Достигая электродов, ионы нейтрализуются, а на электродах откладывается вещество, причем масса вещества, которое оседает на электроде, пропорциональна перенесенному заряду(поскольку каждый ион несет определен фиксированный заряд и имеет фиксированную массу). Для ионов с валентностью (зарядом) это соответствие определяется простой формулой.

Электролитический ток в электролитах, где через обозначенная молекулярная масса вещества, которая переносится в электролите, - полный перенесенный заряд, Кл. - так называемое число Фарадея, которое имеет физическое содержание заряда перенесенного вместе с одним киломолем одно-валентного вещества.