Химические источники ЭДС включаются между собой последовательно, параллельно и смешанно

Самостоятельная работа №5

По теме: Химические источники эл. тока, конструкция свинцового аккумулятора.

Выполнил: Борисов Денис

Группа: МЭПС 12-1

Помимо электромагнитных и электростатических возбудителей электрического тока, имеются и широко распространены химические его источники. К ним относятся всевозможные гальванические элементы.

Устроить гальванический элемент очень просто. Надо взять две небольшие пластинки — цинковую и медную—и опустить их в стакан с десятипроцентным раствором серной кислоты или нашатыря, или обыкновенной поваренной соли, затем замкнуть эти пластинки между собой медным проводником— и элемент готов. При этом в проводнике возникнет электрический ток.

Откуда же берется электрический ток и что происходит в этот момент в гальваническом элементе?

Когда мы опускаем цинковую и медную пластинки в раствор, или, как его называют, электролит, то между пластинками и электролитом возникает взаимодействие, при котором атомы металла переходят в раствор. Причем медная пластинка, служащая положительным электродом элемента, выделяет незначительное количество атомов, а цинковая, служащая отрицательным электродом, наоборот выделяет очень большое количество атомов. Эта сложная химическая реакция, в результате которой возникает электрический ток, в,Курсе физики" для 10 класса объясняется так:

„...при переходе в раствор (электролит) атом цинка оставляет на пластинке два электрона и становится положительным ионом цинка. Цинковая пластинка, обогащаясь свободными электронами, получает отрицательный заряд.

Металл заряжается отрицательно, жидкость — положительно. Стремление ионов перейти в раствор обнаруживается в так называемой упругости растворения.

Переход совершается до тех пор, пока между металлом и раствором не возникнет разность потенциалов, достаточная для того, чтобы воспрепятствовать дальнейшему растворению металла, то-есть уравновесить упругость растворения... Эта разность потенциалов зависит от рода металлов и рода раствора."

Подобное же действие различные кислоты и соли оказывают и на другие металлы. Но для того, чтобы при помощи химического способа электризации получить электрический ток, надо в раствор кислоты, соли или щелочи опустить обязательно две разнородные металлические пластинки. Одну пластинку для положительного электрода можно заменить угольной.

Теперь, если мы соединим между собой цинковую и медную пластинки проводником, то получим замкнутую электрическую цепь. При этом избыток электронов, выделяемых цинковой пластинкой элемента, устремится к медной пластинке для пополнения недостающего в ней количества электронов. Медная пластинка „насытившись" электронами, начнет отдавать их обратно цинковой пластинке, но уже не через электролит, где этому воспрепятствует встречный поток электронов, а через внешнюю замкнутую цепь—через проволоку. А так как электрический ток есть не что иное, как движение электронов в замкнутой цепи, то и в нашем случае в замкнутой цепи возникает электрический ток. Этот электрический ток будет находиться в цепи благодаря непрерывной химической реакции элемента до тех пор, пока не израсходуется вся цинковая пластинка или электролит. Электрический ток, полученный от элемента, можно применить для практических целей.

Разность потенциалов на полюсах не замкнутого проводником гальванического элемента, то-есть разность величин электрического поля, возникающего на различных полюсах элемента, измеряет его электродвижущую силу, или, сокращенно, ЭДС. Единицей измерения ЭДС служат вольты. Следует заметить, что ЭДС химического источника тока не зависит от размеров элемента, а зависит только от тех веществ, из которых состоит элемент. Простейший элемент, описанный нами, может давать электрический ток напряжением до 1,5 вольта.

Существенным недостатком описанного нами элемента является его быстрая склонность к поляризации. Явление поляризации заключается в том, что при замыкании элемента на внешнюю цепь медная пластинка очень быстро покрывается пузырьками выделяющегося из электролита водорода. Водородные пузырьки повышают так называемое внутреннее сопротивление элемента и сильно препятствуют движению электронов между пластинами, отчего напряжение во внешней цепи резко падает.

Есть много способов для борьбы с поляризацией. Все они сводятся в основном к тому, что в электролит или к положительному электроду добавляют различные вещества, так называемые деполяризаторы, содержащие большой запас кислорода, которые и регулируют нормальную работу элемента.

Химические источники ЭДС включаются между собой последовательно, параллельно и смешанно.