skanuj0087

174

piawo Ohma, a opór właściwy elektrolitu jest dużo większy od oporu właściwego elektrod.

Jeżeli założenia te są spełnione, to za pomocą wanny elektrolitycznej można modelować i inne zjawiska fizyczne opisane identycznym równaniem ma-leimitycznym, np. dwuwymiarowy przepływ ciepła lub przepływ płynu w i'środku porowatym.

P

Wanna elektrolityczna jest naczyniem o płaskim dnie, które poziomujemy /.a pomocą poziomnicy (libelli). Napełniamy ją na całej powierzchni cienką warstwą roztworu wodnego siarczanu miedzi CUSO4 . Do roztworu wkładamy grube elektrody miedziane I i II o żądanych kształtach i przykładamy do nich napięcie C/₀ z punktów P i K dzielnika napięć, które są połączone z zaciskami transformatora zasilającego, dającego to napięcie (rys.6).

Napięcie Uq, za pomocą dziesiętnego dzielnika napięć (na rys.6 oznaczonego jako „dzielnik”) możemy podzielić na dziesięć równych części. Dzielnik napięcia jest w zestawie oporem R = 10 000Q, składającym się z dziesięciu oporów Rk (k= 1,..., 10) po 1000 Q każdy, połączonych szeregowo. Przepływa przez nie prąd (skuteczny) o natężeniu i = Uq/R . Kręcąc ruchomym przełącznikiem dzielnika umieszczamy ruchomy styk S w punktach kolejno B1, B2, ..., /fio (w okienku pojawiają się odpowiednie cyfry) i odbieramy z punktów P i Bk napięcie:

Chcąc znaleźć na płaszczyźnie pomiędzy elektrodami punkty, w których wzglądem elektrody I panuje napięcie C4 posługujemy się miedzianą sondą S„ (rys.7) połączoną szeregowo poprzez mikroamperomierz na prąd stały z przełącznikiem S. Zerowe wskazanie prądu na skali mikroamperomierza świadczy, że ostrze sondy znajduje sią na powierzchni ekwipotencjalnej {/*= const.

Dzielnik użyty w doświadczeniu pozwala na badanie linii ekwipotencjal-nych ę = const co 0,10[/o lub 0,20 C/o, przy czym powierzchnie (czystych!) elektrod, ze wzglądu na znikomo mały opór (dlatego elektrody są „grube”) są praktycznie powierzchniami ekwipotencjalnymi.

W doświadczeniu celem uniknięcia zjawisk polaryzacji na elektrodach, zamiast prądu stałego używamy prądu zmiennego, dlatego pomiędzy stykiem S, a mikroamperomierzem na prąd stały musimy szeregowo w obwód włączyć diodę prostowniczą (rys.6).

3. Wykonanie ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zbadanie pola elektrycznego pomiędzy elektrodami o różnych kształtach.

Zgodnie ze wskazaniami osoby prowadzącej ćwiczenie ustawiamy elektrody w uprzednio wypoziomowanej wannie elektrolitycznej. Na kartce papieru milimetrowego rysujemy kontury elektrod w skali 1:1. Następnie łączymy elektrody z punktami P i K dzielnika napięcia według schematu przedstawionego na rys.6, a sondę z przełącznikiem S. Napięcie doprowadzone do dzielnika z transformatora prądu zmiennego powinno wynosić 12 V.

Pierwszą powierzchnią ekwipotencjalnąjest powierzchnia jednej z elektrod. Przyjmijmy, że jest to elektroda I, której potencjał wynosi 0 V. Następne powierzchnie będziemy określali w równych odstępach, np. co Aę- 2,4 V. Ustawiamy zatem przełącznik S dzielnika napiąć na 2x1000 Dl i szukamy sondą punktów na płaszczyźnie, dla których mikroamperomierz wskaże i = 0,0 A. Położenie każdego punktu określamy przez podanie 2 współrzędnych x i y w układzie współrzędnych prostokątnych narysowanym na papierze milimetrowym i podłożonym pod dno wanny. Punkty nanosimy na papier milimetrowy, na którym wcześniej wyrysowaliśmy zarys elektrod.