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

emphasis> Ольга Петровна Шокалова

      Переводчик Алина Анатольевна Гобузова

      © Амир Салаватович Атигаев, 2017

      © Алина Анатольевна Гобузова, перевод, 2017

      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=ρ l/S (2)

      где ρ – 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 ρ – удельная электропроводность κ может быть вычислена из равенства:

      κ=1/ρ=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 κ 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 ε₁ (ω) и динамический коэффициент диэлектрических потерь ε₂ (ω). Их численные значения являются, соответственно действительной и мнимой частями комплексного значения коэффициента диэлектрической проницаемости ε (ω):

      ε (ω) = ε₁ (ω) + iε₂ (ω) (4)

      где, ω – угловая частота электрического тока, протекающего через РЭ. Из (4) видно, что коэффициент диэлектрической проницаемости РЭ зависит от частоты тока. ε (ω) для РЭ имеет, по мнению авторов, комплексное числовое значение