Электрический ток в жидкостях
Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией, а сам раствор электролитом проводить ток.
В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.
Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду через электролит
Электрохимический эквивалент вещества - табличная величина.
Второй закон Фарадея:
Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.
Электрический ток в металлах
При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.
Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления - табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.
Явление сверхпроводимости. При температурах близких к абсолютному нулю (-2730C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость - микроскопический квантовый эффект.
Применение электрического тока в металлах
Лампа накаливания производит свет за счет электрического тока, протекающего по нити накала. Материал нити накала имеет высокую температуру плавления (например, вольфрам), так как она разогревается до температуры 2500 – 3250К. Нить помещена в стеклянную колбу с инертным газом.
Электрический ток в газах
Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.
Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.
Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма - наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.
Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.
В "рекламной" неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой "живую плазму".
Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.
Дуговой разряд горит в ртутных лампах - очень ярких источниках света.
Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!
Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя "корону", окружающую электрод. Коронный разряд - основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.
Электрический ток в вакууме
А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum - пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С явления термоэлектронной эмиссии - испускания веществом электронов при нагревании.
Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) - приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток - катод, холодный электрод, собирающий термоэлектроны - анод.
Объяснение:
Всего три участка движения автобуса.
а) Пройденный путь автобуса на 1-м участке:
S₁=(a₁t₁²)/2
a₁ - ускорение автобуса на 1-м участке, м/c²: a₁=(v₁-v₀₁)/t₁;
v₁ - конечная скорость автобуса на 1-м участке;
v₀₁ - начальная скорость автобуса на 1-м участке;
t₁ - время движения автобуса на 1-м участке, с.
S₁=((30-0)/40 ·40²)/2=(30·40)/2=30·20=600 м
б) Пройденный путь автобуса на 2-м участке:
S₂=v₂t₂
v₂ - скорость автобуса на 2-м участке, м/c;
t₂ - время движения автобуса на 2-м участке, с.
S₂=30·(100-40)=30·60=1800 м
с) Средняя скорость автобуса на всём пути:
v(ср)=(S₁+S₂+S₃)/(t₁+t₂+t₃)
S₃ - пройденный путь автобуса на 3-м участке: S₃=(|a₃|·t₃²)/2;
a₃ - ускорение автобуса на 3-м участке, м/c²: a₃=(v₃-v₀₃)/t₃;
v₃ - конечная скорость автобуса на 3-м участке;
v₀₃ - начальная скорость автобуса на 3-м участке;
t₃ - время движения автобуса на 3-м участке, с.
S₃=(|0-30|·(120-100)²)/2=(30·400)/2=30·200=6000 м
v(ср)=(600+1800+6000)/120=840/12=70 м/с
д) На 1-м участке (от 0 до 40) с - разгон; на 2-м участке (от 40 до 100) с - равномерное движение; на 3-м участке (от 100 до 120) с - торможение.
е) Ускорение автобуса на 1-м участке, м/c²:
a₁=(v₁-v₀₁)/t₁=(30-0)/40=3/4 м/с²