2015-05-30
441
Электрический ток в жидкостях возникает в результате встречного движения под действием электрического поля разноименно заряженных частиц – ионов. Такая проводимость называется ионной (в отличие от металлов, имеющих электронную проводимость).
Определим плотность тока в жидкости. Так как перенос зарядов осуществляется ионами обоих знаков, то
,
q+ и q-; n+ и n-; υ+ и υ- - заряды, концентрация и скорость соответствующих ионов.
Раствор в целом электрически нейтрален, поэтому 
. Обозначим валентность иона через z. Тогда 
, где е – заряд электрона
имеем 
.
Ион движется под действием электрического поля 
.
Противодействует движению сила трения (вязкость) 
,
где r – радиус иона с сольватной оболочкой, η - вязкость жидкости.
В случае установившегося движения 
отсюда 
, (103)
где 
- подвижность ионов.
Подвижность ионов возрастает с повышением температуры, так как вязкость жидкости с повышением температуры уменьшается
Следовательно
. (104)
Это выражение - закон Ома в дифференциальной форме,
|
|
|
Здесь 
- удельная проводимость жидкости.
Соответственно удельное сопротивление можно определить
.
Электрический ток в жидкостях составляет основу таких важных применений как электрофорез, электроосмос, электролиз.
Электрофорез – перемещение в растворе под действием электрического поля частиц (макромолекул).
Электроосмос – перемещение в пористом теле жидкости.
Электрофорез используется для отделения взвесей, выделения эмульсий из взвесей, очистки фруктовых соков. Электроосмос применяется для сушки волокнистых и пористых веществ - древесины, сена и т.д.
Электролиз частный случай электрофореза.
Все жидкости в организме животных и растений являются растворами электролитов, поэтому прохождение тока через организм сопровождается химическими реакциями, что вызывает разнообразные раздражения. Интенсивность раздражений определяется силой тока.
Вопросы для самоконтроля
1. Элементарный электрический заряд и единица его измерения.
2. Каково значение и размерность электрической постоянной?
3. Что называется напряженностью и потенциалом электрического поля?
4. Что называется потоком вектора напряженности электрического поля?
5. Каким образом могут быть определены напряженность и потенциал поля в любой точке пространства, образованного точечным зарядом?
6. Каков физический смысл относительной диэлектрической проницаемости?
7. В чем сущность теоремы Ирншоу?
8. В чем отличие распределения электрического поля в проводниках и диэлектриках?
9. Каким образом связаны вектор электрической индукции и вектор напряженности электрического поля?
|
|
|
10. Как определяется энергия электрического поля?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
