46 Prawo Ohma (49 Prawo Ohma w postaci Rożniczkowej 50 Prawo
Ohma dla obwodu zamknietego)
mówi, że natężenie prądu stałego I jest proporcjonalne do całkowitej siły
elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów
(napięcia elektrycznego) między końcami części obwodu nie zawierającej z
ródeł
siły elektromotorycznej.
U/I=R
Dla przewodników nie spełniających prawa Ohma oprócz wyżej wymienionego
prawa, zwanego tu prawem statycznym, określa się też dynamiczne
(różniczkowe) prawo Ohma:
różniczkowe prawo Ohma:
dI=dU/R
Obecnie prawo Ohma w ośrodkach ciągłych wyraża się w postaci wektorowej:
J=sðxE
Gdzie J to gÄ™stość prÄ…du, à to przewodność (która w ogólnym przypadku jest
tensorem, a w ośrodkach izotropowych jest stałą), a E to natężenie pola
elektrycznego.
W przypadku przewodników, po sumowaniu (całkowaniu) gęstości prądu w
przekroju poprzecznym przewodnika równanie powyższe jest równoważne
znanemu tradycyjnemu prawu Ohma.
Prawo ohma dla obwodu zamknietego opór przewodnikow + opór zródla
47 Oporność własciwa:
Rezystywność (rezystancja właściwa) to miara oporu z jakim materiał
przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego.
Rezystywność jest zazwyczaj oznaczana jako Á (maÅ‚a grecka litera rho).
JednostkÄ… rezystywnoÅ›ci w ukÅ‚adzie SI jest om*metr (1 ©m).
Odwrotność rezystywności to konduktywność.
Rezystywność materiału wyznaczyć można znając wymiary geometryczne i
rezystancję jednorodnego bloku danego materiału:
rð=RS/l
gdzie: R - rezystancja, S - pole przekroju poprzecznego elementu, l - długość
elementu.
W ogólności rezystywność metali wzrasta wraz z temperaturą, a rezystywność
półprzewodników zmniejsza się przy wzroście temperatury.
Rezystywność niektórych materiałów w specyficznych warunkach znika
całkowicie; zjawisko to nazywamy nadprzewodnictwem.
48 Zaleznosc oporu od temperatury
49 DðR=R aðDðT
1
50 DðR-Przyrost oporu elektrycznego przewodnika
51 DðT  przyrost temperatury
52 R  poczÄ…tkowy opor przewodnika
1
53 að-ðwpsolcvzynnik temperaturowy oporu
54
55 51)Pierwsze prawo Kirchhoffa
56 prawo dotyczące przepływu prądu w rozgałęzieniach obwodu
elektrycznego, sformułowane w 1845 roku przez Gustawa Kirchhoffa.
Prawo to wynika z zasady zachowania Å‚adunku. Wraz z drugim prawem
Kirchhoffa umożliwia określenie przepływających prądów w obwodach
elektrycznych.
57 Prawo to brzmi: Suma algebraiczna natężeń prądów dopływających(+)
i odpływających(-) z danego węzła jest równa 0. lub Suma natężeń
prądów dopływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów
wypływających z tego węzła.
52 Drugie prawo Kirchhoffa - zwane również Prawem napięciowym, dotyczy
bilansu napięć w zamkniętym obwodzie elektrycznym.
Treść prawa:
Suma wartości chwilowych sił elektromotorycznych występujących w obwodzie
zamkniętym równa jest sumie wartości chwilowych napięć elektrycznych na
elementach pasywnych tego obwodu:
?e =?u
k l
Gdzie ek to wartość chwilowa sem k-tego z
ródła; ul - napięcie na l-tym
elemencie oczka.
Prawo to występuje również w prostszej wersji:
Suma napięć z
ródłowych w dowolnym obwodzie zamkniętym prądu stałego
równa jest sumie napięć na odbiornikach.
Dla poniższego obwodu zamkniętego z prawa napięciowego wynikają
następujące własności:
E = U1 + U2
E = I(R1 + R2)
53 łączenie oporników
54
<< Drugie prawo Spis treści Opór wewnętrzny >>
A
ączenie oporników
Najprostszym zastosowaniem prawa Kirchhoffa są reguły łączenia oporników.
Najogólniej możemy problem postawić tak: zmontowaliśmy pewien układ
oporników, do którego z zewnątrz dołączone jest pewne żródło . Chcemy cały
układ zastąpić jednym opornikiem. Pytamy więc: jaki jest opór zastępczy takiego
układu. W tym skrypcie ograniczymy się tylko do dwóch najprostszych
przykładów.
Rysunek: Jaki jest opór zastępczy takiego układu oporników?
Połączenie szeregowe dwóch oporników
Rozważmy prosty obwód, złożony ze żródła siły elektromotorycznej i dwóch
oporników, połączonych szeregowo . W tym przypadku:
Dwa oporniki połączone szeregowo
przez cały układ i przez każdy z oporników płynie prąd o takim samym
natężeniu ;
całkowity spadek potencjału () jest sumą spadków na poszczególnych oporach
(odpowiednio i ):
Dzieląc wzór przez I i zauważając, że R =U/I , dostajemy:
czyli
Opór zastępczy R dwóch oporników połączonych szeregowo jest sumą ich
oporów, czyli R i R .
1 2
Połączenie równoległe dwóch oporników
Rozważmy teraz obwód, złożony ze żródła siły elektromotorycznej i dwóch
oporników, połączonych równolegle. W tym przypadku:
Dwa oporniki połączone równolegle
do całego układu dołączone zostało napięcie U i to samo napięcie przyłożone
jest do każdego z oporników;
Natężenie prądu płynącego przez układ (I) jest sumą natężeń płynących przez
poszczególne oporniki (odpowiednio I i I ):
1 2
Dzieląc wzór przez U i zauważając, że 1/R= I/U, dostajemy:
czyli
Odwrotność oporu zastępczego 1/R dwóch oporników połączonych równolegle
jest sumą odwrotności ich oporów, czyli 1/R i 1/R .
1 2
Ze wzoru możemy także wprost wyrazić R. Dodajemy ułamki po prawej stronie
wzoru
i odwracamy wynik
54 łaczenie oporników szeregowo
Dla szeregowego połączenia n oporników moża wyliczyć rezystancję
wypadkową (opór wypadkowy), R jako sumę rezystancji składowych:
55 Å‚aczenie opornikow rownoleglych
Dla równoległego połączenia n oporników moża wyliczyć rezystancję
wypadkową (opór wypadkowy), R, który jest mniejszy od najmniejszego oporu
składowego
56 Praca PrÄ…du Elektrycznego
57 W=U*I*t
58 W-Praca pradu elektrycznego o natezeniu I płynacego w czasie t przez
element obwodu na koncach ktorego roznica potecjałow wynosi U
59 Moc pradu elektrycznego
60 P=W/t=U*I
61 P  moc prądu elektrycznego o natezeniu I płynącego przez odbiornik
pod napięciem U
58 Co to jets zjawisko Elektrolizy
59 Elektroliza
60
61 Elektroliza - proces rozkładu związków chemicznych i separacji
produktów tego rozkładu pod wpływem przepuszczania przez nie
prądu elektrycznego, co wywołuje wędrówkę jonów do pary nie
reagujących z układem elektrod.
62
63 Mechanizm elektrolizy
64
65 Elektroliza zachodzi w układach, w których już przed przyłożeniem do
elektrod napięcia występowały wolne jony, a zatem w elektrolitach.
Związek chemiczny może stać się elektrolitem na skutek dysocjacji
elektrolitycznej wywołanej przez rozpuszczalnik, na skutek
domieszkowania jonami lub odpowiednio wysokiej temperatury.
66
67 Proces elektrolizy polega na wędrówce jonów do obojętnych
chemicznie elektrod, zanurzonych w elektrolicie, po przyłożeniu do
nich odpowiedniego napięcia prądu elektrycznego. W elektrolizie
elektroda naładowana ujemnie jest nazywana katodą, a elektroda
naładowana dodatnio anodą. Każda z elektrod przyciąga do siebie
przeciwnie naładowane jony. Do katody dążą więc dodatnio
naładowane kationy a do anody ujemnie naładowane aniony. Po
dotarciu do elektrod jony przekazują im swój ładunek na skutek czego
zamieniają się w obojętne elektrycznie związki chemiczne lub
pierwiastki. Powstające w ten sposób substancje zwykle albo osadzają
się na elektrodach lub wydzielają się z układu w postaci gazu. Proces
elektrolizy wymaga stałego dostarczania energii elektrycznej.
68
69 Zjawisko elektrolizy zostało opisane ilościowo w dwóch prawach
elektrolizy Faradaya.
70
71 Zastosowanie elektrolizy
72 Elektroliza jest procesem stosowanym na skalę przemysłową m.in. do:
73 produkcji metali: aluminium, litu, sodu, potasu
74 produkcji rozmaitych związków chemicznych, w tym aspiryny, kwasu
trifluorooctowego, wodorotlenku sodu, potasu, chloranu sodu i
chloranu potasu
75 produkcji gazów: wodoru i chloru.
76
77 Elektroliza a generowanie prÄ…du w ogniwach
78
79
80 Nie należy mylić elektrolizy z procesami zachodzącymi w ogniwie
galwanicznym. W elektrolizie energia elektryczna zamieniana jest na
chemicznÄ…, a w ogniwie galwanicznym kierunek przemian
energetycznych jest przeciwny, tzn. energia chemiczna w procesie
reakcji redoks zamieniana jest na energiÄ™ elektrycznÄ…, co objawia siÄ™
generowaniem prÄ…du w obwodzie Å‚Ä…czÄ…cym elektrody ogniwa. Ze
względu na odwrotny przebieg procesu w ogniwach galwanicznych
katoda jest naładowana dodatnio a anoda ujemnie, jednak procesy
chemiczne zachodzÄ…ce na obu ogniwach majÄ… podobny charakter:
ElektrolizerOgniwo
81 Charakter procesów wymuszony przepływem prądu samorzutny -
generuje prÄ…d
82 Kierunek przepływu elektronów od katody do anody od anody do
katody
83 Elektroda ujemna katoda anoda
84 Elektroda dodatnia anoda katoda
85 Utlenianie zawsze zachodzi na anodzie
86 Redukcja zawsze zachodzi na katodzie
59 ) Podaj Przykład elektrpolitów
Elektrolit - to termin który posiada dwa nieco różne znaczenia:
Elektrolitem nazywa się substancję, która stopiona lub rozpuszczona w
rozpuszczalniku, rozpada siÄ™ na swobodne jony (dysocjuje), na skutek czego
może ona przewodzić prąd elektryczny.
Elektrolitem - z technicznego punktu widzenia - nazywa się też każde medium,
zdolne do jonowego przewodzenia prądu - czyli innymi słowami, zdolne do
przekazywania jonowo ładunku między elektrodami.
Elektrolity w drugim sensie dzieli się często na ciekłe (płynne) i suche (stałe).
Elektrolity w pierwszym znaczeniu są zawsze również elektrolitami w drugim
znaczeniu, natomiast elektrolity w drugim znaczeniu nie zawsze sÄ… nimi w
pierwszym.
Przykładami elektrolitów w pierwszym znaczeniu są np: wodne roztwory soli,
kwasów i zasad, oraz stopy tych związków. Elektrolity te dzieli się na mocne i
słabe, w zależności od ich stopnia dysocjacji:
elektrolity mocne, całkowicie zdysocjowane na jony: wodorotlenki litowców i
berylowców, wyłączając beryl, kwasy, np. HCl, HI, HBr, H2SO4, HNO3, HClO4,
oraz większość nieorganicznych soli rozpuszczalnych w wodzie (do wyjątków
należą np. sole rtęci - Hg(CN)2, Hg2Cl2 - w których wiązanie metalu z anionem"
jest w dużym stopniu kowalencyjne) - takie sole tworzą kryształy jonowe.
elektrolity słabe: tylko częściowo zdysocjowane na jony - H2S, H2SO3, HNO2,
CH3COOH.
elektrolity bilarne - dysocjuja na kationy i aniony w takiej samej ilości
Przykładami elektrolitów w drugim znaczeniu, które nie są elektrolitami w
pierwszym znaczeniu sÄ… np:
porowate gąbki lub materiały ceramiczne nasączone roztworami soli, kwasów i
zasad.
usieciowane polimery posiadające kanały jonowe, czyli puste obszary, przez
które mogą wędrować swobodne jony.
substancje krystaliczne, w których istnieją kanały jonowe, lub które są zdolne do
absorbowania i uwalniania jonów okludowanych w sieci krystalicznej.
rozmaite układy supramolekularne, w których jony są aktywnie wychwytywane i
transportowane przez złożone chemicznie związki
60) Dysocjacja elektrolityczna to proces rozpadu cząsteczek związków
chemicznych na jony np.
NaCl ? Na+ + Cl-
Dysocjacja może następować jako końcowy etap solwatacji w rozpuszczalnikach
polarnych (np. woda) lub może być incjowana w inny sposób (np. łukiem
elektrycznym). Dysocjacja może też przebiegać w fazie gazowej pod wpływem
wyładowań elektrycznych, lub bezpośredniego bombardowania gazu
elektronami.
Do dysocjacji są zdolne związki, w których występują wiązania jonowe lub
bardzo silnie spolaryzowane kowalencyjne. Zdysocjowany roztwór związku
chemicznego nazywa siÄ™ elektrolitem.
W roztworach dysocjacja jest zawsze procesem odwracalnym. Między formą
niezdysocjowaną i zdysocjowaną związku występuje w tych warunkach
równowaga. W zależności od własności rozpuszczalnika i związku chemicznego,
temperatury, oraz występowania jonów pochodzących z innych związków
równowaga ta może być bardziej przesunięta w stronę formy niezdysocjowanej
lub zdysocjowanej zwiÄ…zku.
Dysocjacji elektrolitycznej w wodzie ulegajÄ… prawie wszystkie rozpuszczalne
sole, większość kwasów i wodorotlenki. Logarytm stałej dysocjacji jest miarą ich
mocy chemicznej.
Wiele związków chemicznych w stanie ciekłym i gazowym ulega też samorzutnej
dysocjacji, choć jej stopień jest zazwyczaj dość niski, np. woda ulega
samorzutnej dysocjacji wg schematu:
H2O + H2O ? H3O+ + OH-
Stała tej dysocjacji warunkach normalnych wynosi ok 10-14, co oznacza że na
każde 1014 (100 000 000 000 000) cząsteczek wody tylko jedna ulega
samorzutnej dysocjacji. Stała ta jest podstawą skali pH.