Электрический ток проводит медь: Какой металл лучше всего проводит электрический ток?

Содержание

Гальванический ток. Физика в играх

Гальванический ток

Снова об электричестве. После нескольких опытов с магнитами вернемся опять к электрическим явлениям.

До сих пор мы получали электричество, натирая стекло или сургуч. Проявление электричества сопровождалось искрами.

Эти искры можно сравнить со струями воды из шприца. Чем сильнее давление поршня, то есть чем больше напряжение воды в шприце, тем дальше бьет струя. И про электричество говорят, что чем больше напряжение его, тем длиннее становятся искры. Но чем больше напряжение, тем труднее его сосредоточить и проводить по проводам.

Вы, вероятно, видели фонтан и замечали, что от сильного давления вода пробивается везде, где труба хоть немного повреждена, и тонкими струйками растекается во все стороны. Нечто подобное происходит и при сильном напряжении электричества в электрических машинах: все острые углы машины со всех сторон испускают электричество.

С помощью трения мы добывали до сих пор мало электричества.

Алессандро Вольта, профессор физики в Павии, живший более ста лет назад, нашел способ получения электричества в большом количестве другим способом. До него итальянский физиолог Луиджи Гальвани из Болоньи сделал важное наблюдение, но только неправильно истолковал его.

Он заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивало вблизи электрической машины, как только из машины извлекались искры. Такое же явление он заметил, когда повесил препарированные ножки лягушки на медную проволоку на балконной решетке и когда от ветра ножки лягушки прикасались к железу решетки.

Гальвани верно приписал вздрагивание ножек действию электричества, но думал, что явление это вызвано электричеством, имеющимся в теле лягушки.

Вольта повторил опыт Гальвани, но провел его с большей научной точностью. Он заметил, что лягушка не вздрагивала, если висела на железном крючке у железной решетки. Всегда оказывались нужными два различных металла, чтобы заставить вздрагивать препарат. Вольта заключил, что проявление электричества объясняется соприкосновением двух различных металлов.

Основываясь на этих опытах, он построил в 1800 году столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке, что внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д. Этот столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем — отрицательным электричеством.

Все электрические явления, которые Вольта наблюдал с помощью построенного им электрофора и электрической машины, повторились и здесь. Только длина искр, которые давал столб, была несравненно меньше длины искр электрической машины.

В честь Гальвани Вольта назвал этот способ получения электричества гальваническим.

При таком получении электричества кислота, соприкасаясь с металлами, разъедает их. Значит, здесь мы также видим, что для получения электричества нужно израсходовать «что-то», как мы затрачивали работу, получая электричество трением.

Гальванические элементы в чайных стаканах. Мы можем воспроизвести опыты Вольты, только вместо пластинок цинка и меди, переложенных войлоком, воспользуемся несколькими стаканами, наполненными подкисленной водой, и несколькими полосками меди и цинка.

Наполните водой чайный стакан и прибавьте к нему, размешивая стеклянной палочкой, серную кислоту так, чтобы кислота составляла приблизительно У30 часть воды. Не забудьте, что всегда надо кислоту вливать по каплям в воду, а не воду в кислоту, потому что быстрое образование водяных паров может разбрызгать кислоту. Если нет серной кислоты, можно всыпать в стакан 5–6 чайных ложек обыкновенной поваренной соли.

В подкисленную воду опустите две полоски различных металлов (рис. 122). Самые подходящие металлы — это медь и цинк. Толщина пластинок не имеет значения, а ширину их лучше взять не меньше 4 сантиметров. Полоски эти можно изогнуть и подвесить на противоположные стороны стакана; только следите, чтобы они не коснулись одна другой. Прибор готов. Он называется гальваническим элементом. Здесь кислота работает, разъедая металл, и в результате этой химической работы в меди возникает положительное электричество, а в цинке — отрицательное.

Если вы теперь соедините проволоками полоски элемента, вы увидите, что в момент соприкосновения между ними проскочит маленькая искорка.

Если соединить медную и цинковую пластинки проволокой, то по ней потекут электрические заряды. Принято в этом случае говорить, что по проволоке течет электрический ток. Так как электрических зарядов не видно, то принято считать, что ток в проволоке течет от положительной пластинки элемента к отрицательной, значит, у нас — от меди к цинку.

Напряжение тока такого элемента очень невелико. Оно примерно в 10 ООО раз меньше напряжения небольшой электрической машины. Зато сила тока нашего гальванического элемента гораздо больше силы тока электрической машины. Но напряжение тока можно увеличить, соединив несколько гальванических элементов вместе так, чтобы цинк одного соприкасался с медью другого (рис.

 122). Напряжение увеличится во столько раз, сколько элементов вы возьмете.

Кстати, такое соединение гальванических элементов называется последовательным. Соединение элементов носит название батареи элементов.

В нашей батарее на одном ее конце будет свободной медная пластинка, на другом — цинковая. Медная будет заряжена положительно. Говорят также, что она имеет положительный потенциал; цинковая же пластинка имеет отрицательный потенциал, то есть заряжена отрицательно.

Рис. 122

Если бы вы соединили в батарею несколько тысяч гальванических элементов, вы увидели бы те же явления, что и при опытах с электрической машиной. Оба конца батареи, ее «полюсы», светились бы в темноте, проволоки при сближении давали бы огромные искры. Эта батарея могла бы заряжать лейденские банки. Все подтвердило бы, что вы имеете дело с электричеством очень большого напряжения.

Если концы проволок от полюсов гальванической батареи, составленной из 3–4 элементов, присоединить к маленькой лампочке карманного фонаря, нить лампочки ярко засветится.

Для других опытов, которые мы опишем, достаточно иметь батарею, составленную из четырех элементов. Только помните, что, когда кончите опыты, нужно вынуть полоски из раствора и промыть их под краном. Это делается потому, что даже тогда, когда элемент не работает, раствор кислоты или соли разъедает металлы.

Для различных опытов с электрическим током вы можете купить готовые элементы. Есть наливные элементы системы Лекланше. Для очень многих опытов лучше всего пользоваться готовыми, так называемыми «сухими» элементами. В них вместо раствора помещена похожая на вазелин, невыливающаяся масса.

У нас на рисунках всюду показаны простейшие элементы в стаканах, но это изображено условно. На самом деле для опытов нужно брать хорошие, долго действующие элементы, а наши элементы — стаканы — быстро ослабевают.

Проволока. Для различных соединений элементов вам нужно иметь немного проволоки. Лучше всего достать так называемую звонковую проволоку диаметром 0,8 миллиметра. Она изготовлена из меди и обмотана двумя слоями хлопчатобумажной изоляции. Конечно, когда вы будете присоединять проволоку к элементам или к батарее элементов, в местах соединений она должна быть очищена от изоляции. Если вы захотите удлинить проволоку, можно зачистить концы и хорошенько скрутить их.

Разложение воды электрическим током. Когда ток проходит через металлы, они не изменяются, кроме тех случаев, когда по тонкой проволоке пропускается ток большой силы. Тогда проволока раскаляется и может даже расплавиться.

Жидкости проводят электрический ток не так, как металл. Жидкости разлагаются электрическим током, и вы можете легко произвести опыт разложения воды.

Достаньте два обрезка тонкой платиновой проволоки. Расплющите их немного и припаяйте к концам медных проволок. Платиновые проволоки воткните в пробку на небольшом расстоянии друг от друга так, чтобы места спаек с медными проволоками оказались в пробке. Этой пробкой заткните стеклянную воронку, как показано на рис.

 123, и залейте еще сверху сургучом или стеарином, чтобы не просачивалась вода.

Воронку укрепите на подставке, налейте в нее воды и прибавьте немного серной кислоты. Теперь соедините медные проволоки с батареей из 2–4 элементов, и вы увидите, что платиновые проволоки покроются пузырьками, которые начнут отрываться и всплывать на поверхность. Вместо оторвавшихся пузырьков появятся новые, и наконец вода как будто «закипит». Это ток разлагает воду на составные части.

Рис. 123

Вода состоит из двух газов: водорода и кислорода. Образующиеся вокруг проволок пузырьки газа — это и есть водород и кислород. Газы эти легко собрать и, исследуя их, убедиться, что мы получили действительно водород и кислород.

Налейте в две пробирки воды, подкисленной серной кислотой, заткните одну из пробирок пальцем и опустите ее в воронку отверстием вниз. Когда отверстие пробирки будет в воде, отнимите палец. Вода из пробирки не потечет, — вы, наверное, помните, каким физическим законом объясняется это явление. Наденьте теперь пробирку на одну из платиновых проволок; маленькие пузырьки газа, поднимаясь кверху, будут скопляться у дна и постепенно вытеснят воздух из пробирки. Когда пробирка наполнится газом, снимите ее и быстро заткните пальцем, чтобы не выпустить газ. Таким же образом можно собрать газ с другой проволоки.

Уже в самом начале разложения воды можно заметить, что вокруг одной платиновой проволоки образуется вдвое больше пузырьков, чем вокруг другой. Зная, что вода состоит из двух частей водорода и одной части кислорода, вы легко догадаетесь, что в той пробирке, где пузырьков вдвое больше, выделяется водород, а в другой, следовательно, кислород. Заметим, что водород выделяется проволокой, соединенной с цинком батареи, значит, с отрицательным полюсом ее. Если вы поднесете зажженную спичку к пробирке, снятой с этой проволоки, послышится слабый взрыв, и газ загорится голубоватым пламенем. Значит, это действительно водород.

Кислород не горит, но зато прекрасно поддерживает горение. Дерево гораздо сильнее разгорается в кислороде, чем в воздухе. Вы можете это сейчас же проверить. Опустите в пробирку, наполненную кислородом, тлеющую спичку, и она вспыхнет ярким пламенем.

В конце книги вы прочтете о том, как получить водород и кислород химическим способом и произвести с ними много интересных опытов.

Гальванопластика. С помощью электрического тока можно покрывать одни металлы другими или снимать точные копии предметов. Для опытов нужно очень немного материалов и приспособлений. Нужен медный купорос. Он в виде красивых сине-зеленых кристаллов продается во всех аптекарских магазинах.

Возьмите стеклянную банку, наполните ее водой и разводите в ней медный купорос до тех пор, пока на дне не останутся нерастворяющиеся большие кристаллы. Такой раствор называется насыщенным. Затем положите на банку на некотором расстоянии друг от друга две медные хорошо вычищенные проволоки и соедините с полюсами батареи из двух элементов. Одну проволоку соедините с положительным, другую с отрицательным полюсом (рис.  124). К положительной проволоке, то есть к проволоке, соединенной с медной полоской батареи, подвесьте кусок листовой меди, а к другой проволоке тот предмет, который вы хотите покрыть медью, например железный ключ.

Рис. 124

Полоска меди и ключ должны быть опущены в раствор купороса, но не соприкасаться между собою. Ток будет разлагать медный купорос. Выделяющаяся из него чистая медь будет оседать на отрицательном проводе — на ключе. А в это же время взамен меди, извлеченной таким способом из раствора, на положительном проводе идет разрушительная работа: медная пластинка разъедается и пополняет медью раствор.

Для того чтобы этот опыт прошел удачно, нужно, чтобы покрываемый предмет был хорошим проводником электричества и чтобы он был совершенно чистым, без всяких следов жира на поверхности. Медная пластинка тоже должна быть до опыта тщательно вычищена наждачной бумагой и обезжирена. Отложения меди появятся на отрицательном проводе уже через несколько секунд после включения батареи, а через полчаса он уже весь покроется толстым слоем меди. Только надо поворачивать в сторону медной пластинки покрываемый предмет постепенно всеми сторонами, иначе он покроется неравномерно.

Очень красивыми получаются покрытые медью цветы и листья, только трудно сделать их хорошими проводниками электрического тока. Для этого их покрывают самым тщательным образом очень мелким порошком графита, хорошо проводящего электрический ток. Покрытая порошком графита поверхность цветов и листьев становится хорошим проводником электричества, и тогда осаждение меди идет успешно. Понятно, обработанные таким образом предметы опускают в ванну на медной проволоке отрицательного провода.

Можно также никелировать, серебрить, золотить разные вещи, только для этого, конечно, нужны другие жидкости, способные выделять эти металлы. Большая отрасль промышленности основана на этом действии электрического тока, и тысячи рабочих занимаются этим делом.

Но с помощью электричества можно не только покрывать разные вещи металлическим слоем; можно делать копии предметов, которые так сходны с оригиналом, как две капли воды похожи друг на друга. Попробуйте, например, сделать с помощью электрического тока медную копию какой-нибудь медали. Никаких новых приборов для этого не нужно. Можно, конечно, получить осадок меди непосредственно на самой медали и потом отделить его, но тогда все выпуклости на медали будут на копии углублениями. Если бы на этой копии стал вторично оседать слой меди, получилась бы уже точная копия. Но это двойная работа и двойная трата купороса. Можно сделать вот как.

Смажьте медаль маслом и оберните ее по краям полоской бумаги в палец шириной. Получится коробка круглой формы. В нее налейте раствор гипса. Когда гипс застынет, его можно легко отделить от формы. Получится «негатив» из гипса, на котором все выпуклости будут соответствовать вогнутым местам медали, а вогнутые места — ее выпуклостям. На эту «матрицу» будет осаждаться медь. Но для этого нужно сделать матрицу проводником электричества. Натрите ее хорошенько с лицевой стороны (где мы получили «оттиск» медали) и по краям очень мелким графитом, оберните еще по краям медной проволокой без изоляции и повесьте в ванну с купоросом на отрицательный провод, лицевой стороной к медной пластинке. На соединение матрицы с проводом обратите особое внимание. Для лучшего соединения обмотайте ее по краям несколько раз тонкой проволокой или оберните гипсовую форму оловянной фольгой, конечно не закрывая при этом оттиска медали. Затем присоедините батарею и, когда заметите, что процесс разложения и осаждения меди пойдет правильно, предоставьте действовать электрическому току.

На графитные пылинки ложится мельчайшими частицами медь и образует сначала первый слой. На него затем все время отлагается медь и постепенно покрывает всю форму. Получается прекрасный «проводник» электричества. Дальнейшая работа идет уже скорее.

Примерно через сутки вы можете получить такой толстый слой, который можно без повреждения снять с формы.

Ускорять работу электричества, увеличивая напряжение батареи, не нужно: слепок получится грубым и непрочным.

Таким же образом сделайте и вторую сторону медали, наклейте обе части с двух сторон на медный кружок, обровняйте края напильником — и копия медали готова.

Очень просто делать гальваническим способом медные листья, потому что обратная сторона настоящих древесных листьев с выпуклыми жилками представляет собой готовую уже матрицу. Натрите графитом обратную сторону листа и повесьте его на отрицательном проводе, повернув лист натертой стороной к медной пластине. Чтобы осаждение меди на листе — особенно если он большой — происходило более равномерно, протяните к разным местам листа несколько тонких проволочек от провода, подводящего ток к листу. По краям медь обычно осаждается с излишком и даже переходит на другую сторону листа. Поэтому края медного слепка приходится опиливать напильником, придавая ему очертания оригинала.

Беседка и деревья из свинцовых кристаллов. Толстую свинцовую проволоку повесьте дугой в банку с раствором свинцового сахара. С этим раствором не шутите: он ядовит. Сделайте на стакан крышку из картона и сквозь нее пропустите еще один кусочек свинцовой проволоки так, чтобы он немного не доходил до дуги. Прямую проволоку соедините с отрицательным проводом батареи, а дугу — с положительным.

Чудное зрелище будет перед вашими глазами, особенно если вы будете смотреть в лупу. Вы увидите, как свинцовая проволока на отрицательном проводе постепенно утрачивает свою гладкую поверхность. Из свинцового сахара, так же как и в прежних опытах из медного купороса, выделяются маленькие блестящие кристаллики свинца. Они садятся на проволоку в середине стакана (рис. 125, слева), образуют причудливые разветвления, и наконец вырастает перевернутое вершиной книзу дерево.

Если вы измените направление тока, переставив провода, вы увидите, как «дерево» уменьшается и кристаллы отрываются от него. В то же время на дуге, которая соединена уже с отрицательным полюсом, начнут вырастать кристаллы, и наконец вместо дерева образуется беседка, правда тоже перевернутая верхушкой вниз (рис. 125, справа). После опыта слейте раствор в бутылку, а стакан хорошенько вымойте под краном.

Рис. 125

Вода, кипящая без огня. Вы читали уже о том, что, если по тонким проводам проходит ток большой силы, он нагревает их. Вы видите это каждый день у себя дома в электрических лампочках.

Если у вас есть батарея в 8—10 элементов, вы можете раскалить добела тоненькую железную проволоку. Еще легче раскалить проволоку, специально изготовляемую для электронагревательных приборов — для чайников или утюгов, — так называемую никелиновую, реотановую или нихромовую проволоку.

Сверните из тонкой никелиновой проволоки спираль длиной 1–2 сантиметра и концы ее присоедините к проводам батареи. Проволока сейчас же нагреется. Окуните спираль в пробирку с холодной водой (рис. 126). Вода забурлит, заклокочет и закипит.

Рис. 126

Если батарея невелика, возьмите проволоку покороче и потоньше.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Как земля проводит ток и почему заземление всё-таки работает: разгадка секрета | Полезные статьи

Заземление – одно из базовых понятий в электротехнике. С его помощью осуществляется принудительное замыкание токопроводящих частей электроустановки в землю. Это обязательное требование для ее безопасной эксплуатации.

Как работает заземление?

Принцип работы заземления базируется на следующих утверждениях:

  1. Нельзя полностью избежать пробоя изоляции на корпус электроустановки, а также значительно уменьшить ее сопротивление.
  2. Когда потенциал затрагивает корпус, это невозможно определить по внешним параметрам.
  3. Если в этом случае человек дотронется до корпуса электроустановки, он окажется под воздействием высокого потенциала.
  4. В данной ситуации электрический ток проходит через тело человека от проводящей поверхности к земле, что опасно для жизни.
  5. Чтобы избежать этой опасности, необходимо достичь разности потенциалов между приводящей поверхностью и землей. Для этого следует при помощи провода с небольшим сопротивлением соединить с землей части корпуса, выполненные из металла.

Благодаря этому в случае пробоя изоляции основной ток уйдет в землю, не затрагивая тело человека.

Почему земля обладает низким сопротивлением?

Закон Ома гласит, что ток во всех случаях протекает по замкнутому контуру. То есть ток движется через электроустановку с подключенной к ней системой заземления от одного из полюсов электростанции до заземляющего электрода. Небольшое заземление всей конструкции не гарантирует малое сопротивление обратной ветви цепи. Почва обладает достаточно большим удельным сопротивлением, поэтому кажется, что тело человека не становится дополнительным элементом заземления.


Стоит учитывать, что сопротивление обратной ветви контура заземления будет небольшим, поскольку между заземляющими электродами электроустановки и электростанции сечение среды очень велико. 

Благодаря этому система заземления не только обеспечивает отличную защиту и надежность без обрывов, но и позволяет избежать прокладки доп.кабеля для коммутации соединителей электростанции и объекта. 

Что еще нужно знать о заземлении?

Важно понимать, что для качественной работы системы заземления необходимо, чтобы переходной сопротивление, возникающее между землей и заземляющий электродом, было невелико. Этого можно достигнуть благодаря большой площади контакта (для этого выполняют сварку крепко скрепленных друг с другом пластин), а также с помощью установки электродов в грунте ниже глубины его промерзания, поскольку в этом случае его удельное сопротивление резко увеличивается. С реализацией данной задачи отлично справляются вертикальные заземлители.


Сопротивление человеческого тела равняется нескольким сотням Ом, поэтому максимально допустимое сопротивление системы заземления не может составлять более 4 Ом. 

Ответы на 10 вопросов об электрохимическом извлечении и электролитической очистке металлов

1. Что такое электрохимическое извлечение?

Электрохимическое извлечение – это процесс выделения ионов металлов из электропроводящего раствора при пропускании через него постоянного электрического тока. При пропускании постоянного тока между погруженными в электропроводящий раствор анодом и катодом на катоде осаждается металл. Такой метод получения металлов и называется электрохимическим извлечением.

2. Что такое электропроводящий раствор?

Для получения электропроводящего раствора электролит надо растворить полярным растворителем, например, водой. При попадании электролита в полярный растворитель он распадается на отрицательно заряженные анионы и положительно заряженные катионы. При пропускании через раствор постоянного тока анионы притягиваются к положительно заряженному электроду (аноду), а катионы – к отрицательно заряженному (катоду). Название говорит само за себя: электропроводящие растворы – это растворы, которые проводят электрический ток, благодаря чему можно управлять движением ионов, образованных при растворении электролита.

3. Чем отличаются электрохимическое извлечение и электролитическая очистка?

Для электролитической очистки (аффинажа) используются аноды из металла с примесями. При пропускании через раствор электрического тока анод постепенно растворяется, а затем катионы металла осаждаются на катоде. При электрохимическом извлечении используются инертные аноды, а целевой металл изначально присутствует в растворе.

4. Для чего нам нужны процессы электрохимического извлечения и электролитической очистки?

Многие металлы, особенно цветные, практически не встречаются в природе в чистом виде. Обычно эти металлы находятся в минерализованном виде, поэтому для дальнейшего использования после добычи они должны быть восстановлены до металлического состояния. Электрохимическое извлечение – это и экономичный и энергоэффективный способ восстановления металлов, что объясняет его широкое применение при производстве и переработке металлов.

5. Для получения каких металлов наиболее часто используется электрохимическое извлечение?

Как правило электрохимическое извлечение используется для получения меди, золота, серебра, цинка, кобальта и никеля. Особо важную роль электрохимическое извлечение имеет в получении меди и серебра. При использовании продвинутой “вихревой” технологии электрохимического извлечения emew эффективность этого процесса еще выше – она обеспечивает чистоту получаемого металла в “пять девяток” (“Five Nines”, 99,999%) и способна значительно снизить концентрацию целевого металла в растворе (< 10 частей на миллион).

6. Где кроме добычи может использоваться электрохимическое извлечение?

Электрохимическое извлечение также может использоваться для очистки сточных вод и переработки в целом. Принцип тот же, любой материал с примесями может быть выщелачен в проводящий раствор, из которого при прикладывании постоянного напряжения может быть извлечен целевой металл (конечно, есть определенные ограничения, такие как концентрация металла, температура, уровень кислотности, химический состав и многие другие). При очистке сточных вод применение электрохимического извлечения – беспроигрышный вариант. Менее растворимые металлы отправляются на свалку, а извлеченные ценные металлы могут быть проданы для компенсации затрат на переработку.

7. Как и почему электрохимическое извлечение применяется при переработке?

Электрохимическое извлечение может быть технологическим этапом переработки цветных металлов. Цветные металлы могут бесконечно перерабатываться без потери своих свойств. Благодаря этому электрохимическое извлечение является идеальным процессом для восстановления чистых металлов из сложного сырья, содержащего смесь металлов. Во многих случаях переработка металлов дешевле добычи руды, ее переработки и получения металлов. И значение переработки в производственном цикле только возрастает по мере истощения существующих шахт и месторождений.

8. Какой процесс используется чаще – электрохимическое извлечение или электролитическая очистка?

Выбор того или иного процесса зависит от ситуации. Электролитическая очистка используется, когда анод отлит из металла с примесями.  Электрохимическое извлечение используется, если металл уже растворен в электролите или гидрометаллургическое выщелачивание предпочтительнее отливки анодов из неочищенного металла.  Также электрохимическое извлечение может использоваться при меньших объемах выпуска и для нишевых применений. Как электрохимическое извлечение, так и электролитическая очистка позволяют получить металл очень высокой степени чистоты, превышающей 99,99%.

9. В чем заключаются минусы традиционного электрохимического извлечения?

В большинстве случаев электрохимическое извлечение – достаточно простой и ясный процесс. В процессе электролиза целевой металл осаждается на катоде, а его концентрация в растворе снижается. По мере снижения концентрации рядом с катодом начинают образовываться так называемые обедненные зоны, концентрация целевого металла в которых ниже, чем в целом по раствору. Проблема заключается в том, что при наличии в растворе ионов других металлов они начнут осаждаться на электроде, снижая чистоту получаемого металла и эффективность использования тока.

10. Можно ли улучшить процесс электрохимического извлечения?

К счастью, продвинутые методы электрохимического извлечения позволяют избежать этих проблем. Вихревая технология электрохимического извлечения emew предлагает альтернативный подход, обеспечивающий значительно лучший результат по сравнению с традиционным электрохимическим извлечением. При электрохимическом извлечении по методу emew используются цилиндрические ячейки, электролит в которых интенсивно циркулирует вокруг электродов, что позволяет избежать проблем, связанных с обедненными зонами и позволяет продолжать работу при значительном снижении концентрации с сохранением максимально возможной чистоты металла на выходе.  Кроме того, электролитические ячейки emew представляют собой закрытые системы, что полностью исключает образование кислотного тумана и выброса вредных газов, повышая таким образом безопасность труда.

Источники:

Что такое теплопроводность?

Медь известна многими свойствами: коррозионной стойкостью, электропроводностью, противомикробными свойствами, возможностью вторичной переработки и теплопроводностью. Но что такое теплопроводность и почему она так важна для определенных отраслей? Давайте посмотрим вместе.

Вы когда-нибудь внимательно рассматривали чайник и сомневались в его конструкции? Хотя большая часть этого предмета сделана из нержавеющей стали, ручка и крышка часто изготавливаются из пластика.Это почему? Ну, причина кроется в разной теплопроводности двух материалов. Нержавеющая сталь, как и практически все металлы, хорошо проводит тепло. Это важно для чайника, так как его задача — нагревать воду. Тем не менее, вы не хотите обжечь руки при кипячении воды. Поэтому ручка сделана из пластика, так как этот материал очень плохо проводит тепло. Таким образом, чайник выполняет именно ту цель, которую он должен выполнять.

Старинный медный чайник с деревянной ручкой

Что такое теплопроводность металлов?

Теплопроводность определяется как способность передавать тепло от горячего объекта к холодному объекту.Каждый материал имеет разную теплопроводность. Это зависит от трех факторов: пористости, содержания воды и плотности. В неметаллических твердых телах теплопроводность в значительной степени основана на механическом соединении соседних атомов и связанной с этим передачей колебательной энергии.

В металлах, с другой стороны, электроны проводимости в значительной степени ответственны за теплопроводность. Те же самые электроны проводимости ответственны за электронную проводимость. Они гарантируют, что металлы имеют очень хорошую теплопроводность.

Свободные электроны сталкиваются с частицами решетки. Поскольку они вибрируют более сильно в точке нагрева, они передают часть своей избыточной энергии другим электронам при ударе. Они могут свободно перемещаться в решетке металла и, следовательно, передавать ранее поглощенную дополнительную энергию частицам решетки вне точки нагрева при их столкновении с ними. Твердые тела, которые не состоят из металла, не имеют свободных электронов — поэтому они не проводят электрический ток — и поэтому гораздо хуже проводят тепло.

Медь и ее теплопроводность

Медь очень хорошо проводит электричество и используется во многих приложениях для электрических кабелей. Гораздо менее известно, что медь также хорошо проводит тепло. И не случайно кастрюли и сковороды из меди пользуются популярностью для приготовления пищи.

Есть лишь несколько материалов, которые лучше проводят тепло, чем медь. Одним из них, например, является алмаз. Ни один другой материал не обладает лучшей теплопроводностью, чем алмаз. Алмаз достигает своей непревзойденной теплопроводности благодаря своей уникальной кристаллической структуре – схеме расположения атомов.В отличие от металлов, в алмазах тепло переносится колебаниями решетки, а не электронами проводимости.

Из-за своей высокой теплопроводности медь является популярным материалом для труб отопления

Серебро — единственный металл, имеющий более высокую теплопроводность, чем медь. Однако он лишь незначительно выше. А поскольку и алмаз, и серебро довольно дороги для покупки, медь является наиболее часто используемым металлом для изготовления проводящих устройств. Это связано с его превосходной теплопроводностью, а также с хорошей электропроводностью, высокой температурой плавления и умеренной скоростью коррозии.

Теплопроводность в обрабатывающей промышленности

Хорошая теплопроводность делает медь востребованным материалом в промышленности. Медь является лучшим выбором там, где требуется быстрая теплопередача. Часто забывают, что медь не только превосходно поглощает тепло, но и рассеивает его. Это делает медь отличным охлаждающим материалом. Например, медь используется в теплообменниках систем кондиционирования воздуха, автомобильных радиаторах или в качестве процессорных кулеров в компьютерах.И даже в производстве пластмасс медные сплавы, такие как AMPCOLOY®, могут помочь сделать процесс более эффективным.

Хотите узнать больше о металлургии меди и сплавов на основе меди? Скачайте бесплатно отрывок из нашей книги «Металлургия меди и медных сплавов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Почему металлы так хорошо проводят тепло и электричество?

Структура металлов

Структуры чистых металлов легко описать, поскольку атомы, образующие эти металлы, можно представить себе как одинаковые идеальные сферы.В частности, металлическая структура состоит из «выровненных положительных ионов» (катионов) в «море» делокализованных электронов. Это означает, что электроны могут свободно перемещаться по всей структуре и обусловливают такие свойства, как проводимость.

Какие бывают типы облигаций?

Ковалентные связи

Ковалентная связь – это связь, которая образуется, когда два атома имеют общие электроны. Примерами соединений с ковалентными связями являются вода, сахар и диоксид углерода.

Ионные связи

Ионная связь – это полный перенос валентных электронов между металлом и неметаллом. В результате образуются два противоположно заряженных иона, которые притягиваются друг к другу. В ионных связях металл теряет электроны, становясь положительно заряженным катионом, тогда как неметалл принимает эти электроны, становясь отрицательно заряженным анионом. Примером ионной связи может быть соль (NaCl).

Металлические связки

Металлическая связь является результатом электростатической силы притяжения, возникающей между электронами проводимости (в виде электронного облака делокализованных электронов) и положительно заряженными ионами металлов.Его можно описать как совместное использование свободных электронов в решетке положительно заряженных ионов (катионов). Металлическая связь определяет многие физические свойства металлов, такие как прочность, пластичность, тепловое и электрическое сопротивление и проводимость, непрозрачность и блеск.

Делокализованные движущиеся электроны в металлах —

Именно свободное движение электронов в металлах придает им проводимость.

Электропроводность

Металлы содержат свободно движущиеся делокализованные электроны.Когда прикладывается электрическое напряжение, электрическое поле внутри металла вызывает движение электронов, заставляя их перемещаться от одного конца к другому концу проводника. Электроны будут двигаться в положительную сторону.

Электроны текут к положительной клемме

Теплопроводность

Металл хорошо проводит тепло.Проводимость возникает, когда вещество нагревается, частицы получают больше энергии и сильнее вибрируют. Затем эти молекулы сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии. Затем это продолжается и передает энергию от горячего конца к более холодному концу вещества.

Почему металлы так хорошо проводят тепло?

Электроны в металле являются делокализованными электронами и являются свободно движущимися электронами, поэтому, когда они получают энергию (тепло), они вибрируют быстрее и могут перемещаться, это означает, что они могут передавать энергию быстрее.

Какие металлы лучше всего проводят ток?

Вверху: Электронные оболочки Золото (au), серебро (Ag), медь (Cu) и цинк (Zn). Логика подсказывает, что золото является лучшим проводником, имеющим единственный s-орбитальный электрон в последней оболочке (см. выше)… так почему Серебро и Медь на самом деле лучше (см. таблицу ниже).

Проводимость металлов

>S/м

Серебро 6,30×10  7
Медь 5,96×10  7
Золото 4.10×10 7
Алюминий 3,50×10  7
Цинк 1,69×10  7

Серебро имеет больший атомный радиус (160 пм), чем золото (135 пм), несмотря на то, что в золоте больше электронов, чем в серебре! О причине этого см. Комментарий ниже.

Примечание:  Серебро является лучшим проводником, чем золото, но золото предпочтительнее, поскольку оно не подвержено коррозии.(Медь является наиболее распространенной, потому что она наиболее экономична) Ответ немного сложен, и мы размещаем здесь один из лучших ответов, которые мы видели для тех, кто знаком с материалом.

«Серебро находится посередине среди переходных металлов, примерно на полпути между благородными газами и щелочными металлами. В столбце 11 периодической таблицы все эти элементы (медь, серебро и золото) имеют одну букву s -орбитальный электрон внешней оболочки электрона (также платина, в столбце 10).


Орбитальная структура электронов этих элементов не имеет особой склонности к получению или потере электрона по отношению к более тяжелым или более легким инертным газам, потому что они находятся на полпути между ними. В целом это означает, что не требуется много энергии, чтобы временно выбить электрон или временно добавить его. Удельное сродство к электрону и потенциалы ионизации варьируются, и, что касается проводимости, наличие относительно низких энергий для этих двух критериев несколько важно.

Если бы это были единственные критерии, то золото было бы лучшим проводником, чем серебро, но у золота есть дополнительные 14 f-орбитальных электронов под 10 d-орбитальными электронами и единственным s-орбитальным электроном. 14 f-электронов связаны с дополнительными атомами в ряду актинидов. С 14 дополнительными электронами, которые, по-видимому, выталкивают d- и s-электроны, можно подумать, что s-электрон просто сидит там, «созревший» для проводимости (вряд ли требуется какая-то энергия, чтобы оттолкнуть его), но НЕЕЕЕТ. Электроны на f-орбитах упакованы таким образом, что это приводит к тому, что атомный радиус золота на самом деле МЕНЬШЕ атомного радиуса серебра — ненамного, но он меньше. Меньший радиус означает большую силу воздействия ядра на внешние электроны, поэтому серебро побеждает в «состязании» проводимости. Помните, сила электрического заряда обратно пропорциональна квадрату расстояния.  Чем ближе 2 заряда друг к другу, тем выше сила между ними.

И медь, и платина имеют еще меньший диаметр; следовательно, большее притяжение от ядра, следовательно, больше энергии, чтобы сбить этот одинокий s-электрон, следовательно, более низкая проводимость.

Другие элементы с одним s-орбитальным электроном, «созревшим для того, чтобы появился сборщик проводимости», также имеют меньшие атомные радиусы (молибден, ниобий, хром, рутений, родий), чем серебро.

Таким образом, главным образом, именно там, где «мать-природа» поместила серебро в периодическую таблицу, определяется его превосходная проводимость».

Источник tlbs101 Yahoo

ИСТОЧНИКИ И ВЫБОР ЧИТАТЕЛЕЙ —

Структура и физические свойства металлов

Почему одни металлы лучше проводят тепло, чем другие?

Как передается тепло?

Теплопроводность в металлах

Проводит ли бетон электричество? | Динамический бетононасос

-Обновлено 22.06.2021

В зависимости от того, кого вы спросите, вы можете услышать разные ответы на вопрос, может ли бетон проводить электричество.Хотя бетон может проводить электричество, он не является эффективным проводником. Бетон является гораздо лучшим изолятором, а это означает, что он может значительно замедлять электрические токи.

Электрическая проводимость и изоляция — это меры того, насколько легко электроны могут проходить через материал. Бетон состоит из нескольких различных материалов, а именно заполнителей, цемента и воды. Использование заполнителей с большей проводимостью приведет к получению более проводящего бетона. Влажность бетона также влияет на его электрическое сопротивление.

Подобные факторы могут привести к тому, что электрические свойства каждого блока бетона сильно различаются. В целом, однако, бетон лучше работает как изолятор, чем как проводник. Читайте дальше, чтобы узнать больше о проводимости бетона.

Проводники и изоляторы

Проводники и изоляторы различаются тем, как они помогают или препятствуют движению электричества. Проводники имеют очень небольшое электрическое сопротивление, тогда как изоляторы имеют большое и могут блокировать поток электричества.Оба имеют свои цели и необходимы для разных ситуаций.

Кабель, например, может иметь металлическую проволоку внутри для передачи электричества и изоляционную оболочку для предотвращения попадания электричества на другие проводящие объекты. Электрики часто используют резиновые средства защиты, а строители используют непроводящие лестницы, чтобы не стать частью электрической цепи и не испытать сильного удара током.

Является ли материал проводником или изолятором, можно определить путем измерения его удельного сопротивления, измеряемого в Ом⋅м, где большое число указывает на плохие свойства проводимости и хороший изолятор.Проводники обычно имеют удельное сопротивление от 10  -2  до 10  -8  Ом⋅м, а изоляторы достигают от 10  11  и 10  19  Ом⋅м. Области между ними представляют собой полупроводники с умеренным уровнем проводимости.

Вот как складываются некоторые распространенные строительные материалы.

  • Медь: Медь является очень прочным проводником с удельным сопротивлением 1,68×10 -8 Ом⋅м.
  • Стекло: Стекло является изолятором и имеет удельное сопротивление от 10×10 10 до 10×10 14 Ом⋅м.
  • Кремний: Кремний расположен посередине с размерами 6,40×10 2 Ом⋅м.

Каждый материал имеет определенный уровень электропроводности, но то, где он находится по сравнению с другими, определяет его полезность.

Является ли бетон хорошим проводником?

Итак, является ли бетон проводящим или изолирующим, и проходит ли электричество через бетон? Удельное сопротивление бетона трудно измерить из-за его различий во влажном и сухом состоянии, а также из-за большого разнообразия его состава.Некоторые заполнители ведут себя по-разному, и поры в бетоне также могут создавать различия.

Одно исследование показало, что высушенный в печи бетон имеет удельное сопротивление около 10 12 Ом⋅м, что однозначно относит его к категории изоляторов. Конечно, это может варьироваться. Исследование также показало, что влажный бетон полностью опускается до состояния полупроводника с удельным сопротивлением 10 5 Ом⋅м. В общем, сухой бетон типичного состава будет изолятором, а не проводником.

Несмотря на низкую проводимость бетона, ток может проходить через цемент. Он по-прежнему будет проводить некоторое количество электричества и на самом деле является лучшим проводником, чем некоторые другие неметаллические материалы, такие как стекло. Тем не менее, вы не хотите зависеть от него, чтобы завершить цепь.

Почему мы используем золото в электронике?

Ответ относится к свойствам металлов. Золото используется в электронике, потому что оно более инертно, пластично и ковко, чем медь.

Несколько дней назад, покупая новый жесткий диск для своего ноутбука, я заметил, что некоторые его части покрыты металлом золотого цвета. Мне стало любопытно, был ли металл на самом деле золотом или нет.

Быстрый поиск в Google подтвердил, что да, золото действительно довольно часто использовалось в электронике. Это вызвало у меня больше вопросов. Зачем использовать золото, если медь является лучшим проводником и гораздо более дешевым вариантом? Так почему мы его используем? Для этого мы должны сначала понять, как работают проводники электричества.

Что такое проводник?

Электричество сегодня является необходимой частью нашей жизни. По сути, это крошечные заряженные частицы, называемые электронами, которые мчатся по проводникам из одной точки в другую, неся ток. Ток в проводе зависит от электронов, движущихся по проводнику.

Скорость электронов зависит от того, проходят ли они через хороший проводник электричества или через изолятор. Отличный проводник позволяет электронам проходить легко и быстро.Изолятор блокирует прохождение электронов, ограничивая протекание тока. Следовательно, хороший проводник имеет «низкое электрическое сопротивление», а изоляторы имеют «высокое электрическое сопротивление».

Ток в цепи. (Фото: VectorMine/Shutterstock)

Медь является отличным проводником электричества; он экономичен и его легко приобрести, поэтому это наиболее распространенный металл, используемый в электропроводке. Пластик является изолятором и часто используется для покрытия проводов во избежание несчастных случаев. Лучшими проводниками часто являются такие металлы, как серебро, золото, железо и т. д.

Медь является лучшим проводником, чем золото. С этой информацией возникает загадка, почему золото вместо меди используется для изготовления концов разъемов, таких как разъемы USB.

Ответ на этот вопрос одновременно и прост, и сложен, и заключается в свойствах золота как металла и требованиях к проводникам, используемым в некоторых электрических компонентах.

Медь и золото: сравнение их свойств

Золото, редкий и ценный элемент, ассоциирующийся с величием и королевской властью, часто рассматривается как нечто не случайно используемое обычным человеком.Традиционно металл использовался в качестве валюты и в декоративных целях. Свидетельства его использования восходят ко временам древнеегипетской цивилизации. Он остается популярным металлом в ювелирных изделиях и для изготовления украшений.

Золотые украшения (Фото: Дмитрий Очиевский/Shutterstock)

Однако в наше время золото уже не является новинкой. Скорее всего, если вы владеете какой-либо сложной технологией, одной из ее частей является золото. Небольшое количество металла используется в производстве различных электронных компонентов.

Золото — пластичный и ковкий металл, поэтому его можно легко вытягивать в проволоку и выковывать в листы. Около 28 граммов металла можно превратить в тонкие листы площадью около 17 квадратных метров (источник). Чистое золото является относительно мягким металлом, и поэтому его легко использовать в процессе производства необходимых небольших и тонких схем и разъемов. Золото — самый пластичный и ковкий металл, известный человеку.

Медь относительно не такая ковкая или пластичная, и поэтому с ней труднее работать.Еще одно качество металла, которое делает его использование более предпочтительным, чем медь (или даже серебро), — это его реакционная способность. Золото известно как «химически неактивный» элемент, что означает, что оно не вступает в реакцию с другими материалами. В нормальных условиях он инертен, в отличие от меди или серебра, которые легко подвергаются коррозии и тускнеют.

Золотая проволока. (Фото: kmls/Shutterstock)

Почему мы используем золото в электронике?

В совокупности эти рассмотренные выше свойства делают золото надежным выбором для использования в электрических сегментах.В компьютерах больше всего золота. Менее сложные устройства, такие как видеокамеры, микроволновые печи и т. д., тоже содержат хотя бы небольшое количество золота!

Медь, будучи более «химически активной» и менее пластичной, не подходит для изготовления соединителей, используемых в технике. Эти компоненты должны быть более прочными и долговечными. Если компоненты, изготовленные с использованием золота, вместо этого изготовлены из меди, их долговечность и эффективность будут снижены, и их потребуется часто заменять, что сделает устройства, в которых они используются, более дорогими и требующими высокого обслуживания.

Сегодня наибольшее промышленное использование золота приходится на электронную промышленность. Из-за того, что он относительно дороже, чем другие металлы, а также из-за нехватки предложения, предпринимаются шаги по переработке золота, используемого в старой электронике, поскольку спрос на него в отрасли по-прежнему высок. Забавный факт: на YouTube больше видео о том, как извлечь золото из электроники, чем о том, почему его лучше использовать!

К сожалению, все согласны с тем, что, если не проводить его в промышленных масштабах, этот процесс будет более дорогим и опасным, чем он того стоит.10% переработанного золота в мире приходится на промышленную переработку электроники.

С таким перечнем преимуществ использования золота для изготовления электронных деталей неудивительно, что даже со всеми экономическими проблемами, которые оно создает, оно по-прежнему предпочтительнее меди и других проводников при производстве разъемов и других деликатных компонентов.

Позолоченные соединения в печатной плате и необработанное золото. (Фото предоставлено Доном Бендиксо/Shutterstock)

Какое из следующих соединений: мочевина, аммиак, сахар и хлорид меди (II) будет проводить электрический ток при растворении в воде? Дай причину.

Фотоэлектронная спектроскопия: описание и применение

Фотоэлектронная спектроскопия (ФЭС) использует лучи излучения для измерения выброшенных электронов и идентификации исследуемых образцов.Узнайте, как работает PES и как графики их данных можно интерпретировать и применять в лаборатории.

Второй закон термодинамики: энтропия и системы

Важно соблюдать все элементы, которые повлияли на теорию Большого взрыва и законы термодинамики.В частности, второй закон термодинамики касается энтропии и систем. Этот урок исследует этот закон термодинамики, включая его системы, последствия и практические приложения.

Коррозия: определение, предотвращение и защита

Коррозия — это постепенное разрушение или разрушение материалов, обычно металлов.Поймите определение и процесс коррозии и узнайте, как предотвратить коррозию, чтобы защитить качество материалов.

Корпускулярно-волновой дуализм и эксперимент Дэвиссона-Гермера

Дуальность волна-частица означает, что свет и субатомные частицы также могут вести себя как волны, отсюда и дуальность.Изучите определение корпускулярно-волнового дуализма, эксперимент Дэвиссона-Гермера, длину волны де Бройля и пример расчета.

Распределение Больцмана: температура и кинетическая энергия газов

Определить движение частиц газа сложно, но распределение Больцмана может показать вероятность кинетической энергии с использованием температуры.Узнайте, как движутся частицы газа, как работает кривая распределения Больцмана и какие факторы могут влиять на изменения кривой.

Полупроводники и сверхпроводники: определение и свойства

Полупроводники — это материалы с проводимостью между изоляторами и проводниками, а сверхпроводники — это материалы, которые обеспечивают идеальную проводимость при определенной температуре.Узнайте, как каждый из этих материалов применяется в технике.

Кристаллические структуры и элементарная ячейка

В зависимости от своего химического состава кристаллические вещества образуют кристаллы различной формы и структуры.Узнайте о четырех типах кристаллов и изучите примеры.

Пунктуационные диалоги и цитаты: урок для детей

Узнайте, как расставлять знаки препинания при написании диалогов и цитат.Узнайте об используемых знаках препинания и правилах грамматики, определяющих, как писать диалоги, например, когда начинать новый абзац и как включать знаки препинания в кавычки.

Лучевые диаграммы и линзы: лаборатория физики

В физике лучевые диаграммы показывают путь луча от объекта, излучающего свет, к зеркалу, а затем к глазу человека.Пройдите этот лабораторный по физике, чтобы узнать о диаграммах лучей и линзах. Поймите, что такое линзы, выполните шаги по построению диаграмм лучей и рассмотрите пример очков.

Сохранение импульса: формула и примеры

Сохранение импульса объясняет, что импульс системы останется неизменным, если не будет приложена внешняя сила.Используя примеры, изучите формулу, включающую третий закон движения Ньютона, взаимосвязь между импульсом и внешними силами, а также то, как импульс сохраняется в системе.

Лантаниды: определение и свойства

Лантаниды, или редкоземельные металлы, представляют собой группу из 15 химических элементов серебристого цвета, которые могут тускнеть при контакте с кислородом воздуха.Узнайте больше об определении лантаноидов, изучив их характеристики, свойства и области применения, например, для окрашивания керамики.

Энтальпия: перенос энергии в физических и химических процессах

Когда энергия передается во время химической реакции, это называется энтальпией.Изучите происходящие изменения, взаимосвязь с энергией, теплом и температурой, экзотермическими и эндотермическими процессами, а также физические и химические изменения во время энтальпии.

Диамагнетизм и парамагнетизм: определение и объяснение

Диамагнетизм и парамагнетизм являются важными понятиями в понимании строения атома.Узнайте об электронной конфигурации, а затем узнайте о диамагнетизме и парамагнетизме и о том, чем они отличаются друг от друга.

Транзистор

NPN: определение и уравнения

NPN-транзистор — это тип транзистора с биполярным переходом, который управляет протеканием тока через цепь.Изучите определение и уравнения транзистора NPN, чтобы понять, как он работает.

Типы экосистем: Урок для детей

Узнайте все об экосистемах и о том, что они собой представляют.Откройте для себя различные типы экосистем, включая типы наземных экосистем и типы водных экосистем.

Что такое электрохимическая ячейка? — Структура и использование

Электрохимическая ячейка — это та, которая подвергается химическим реакциям, либо генерируя, либо генерируя электричество.Сравните электролитические и гальванические элементы, включая понятия внутреннего сопротивления и связи.

Электропроводность растворов

Электропроводность растворов

Чистая вода плохо проводит электричество. Однако, когда определенные вещества растворяются в воде, раствор действительно проводит электричество. Ты можно сделать простое устройство, показывающее, насколько хорошо раствор проводит электричество.В этом устройстве используется лампочка фонарика, чтобы показать, насколько хорошо раствор проводит электричество. электричество. Чем лучше раствор проводит электричество, тем ярче лампочка. будет светиться.


Тестер проводимости

Для изготовления тестера электропроводности вам потребуется:

● 12-вольтовый адаптер переменного тока
Преобразует 110-вольтовую электроэнергию из настенной розетки в более безопасную. 12 вольт. Это должно быть 12 вольт переменного тока, а не постоянного тока, потому что постоянный ток для этого не подойдет.У вас может быть подходящий адаптер в доме от старого устройства, которое вы больше не используете, или вы можете приобрести его в магазине электроники (например, Radio Хижина, каталожный номер 273-1631).
● аудиокабель с монофоническим штекером 1/4 дюйма или 1/8 дюйма на одном конце
Штекер станет зондом для проверки проводимости. У вас может быть неиспользуемый кабель в доме. То, что на другом конце, не имеет значения, потому что оно будет удалено.Ты можешь также приобретите подходящую вилку и кабель в магазине электроники. (например, Radio Shack, каталожный номер 42-2381).
● а 12-вольтовая лампа для фонарика и патрон
Лампа обеспечит видимую индикацию того, как хорошо проводящий электричество материал. Вы можете получить их от магазин электроники (например, Radio Shack, каталожные номера 272-1143 для лампы и 272-357 для патрона).
● а деревянный брусок примерно 4 на 4 на 1 дюйм
Электрические соединения будут выполняться на этом блок, на него же и будет крепиться лампа.
● два Шурупы для дерева 1 дюйм
Они удерживают патрон лампы на деревянном бруске.
● один Винт с полукруглой головкой 3/4 дюйма и шайба
Они будут использоваться для электрического соединения.
● провод кусачки и инструмент для зачистки проводов
Они используются для подготовки электрических соединений.
● а отвертка

Отрежьте вилку на конце шнура адаптера переменного тока.Отдельно о четыре дюйма шнура в его два проводника. Удалите около 1 дюйма изоляции от каждого из проводников.

Отрежьте шнур аудиокабеля примерно в 2 футах от вилки. Удалить около четырех дюймов изоляции от обрезанного конца кабеля. Это обнажит многожильный провод, намотанный на изоляцию, покрывающую центральный провод. Разверните многожильных проводов из изоляции и скрутить жилы вместе, чтобы сделать единый пучок.Снимите примерно 1 дюйм внутренней изоляции с центрального провода.


Электрические соединения

Используйте шурупы, чтобы прикрепить основание лампы (гнездо) к деревянному бруску. Ставить шайбу на винт с полукруглой головкой и вверните ее в блок рядом с лампой основание, но пока не затягивайте винт.

Оберните один провод от адаптера переменного тока (неважно какой) вокруг винта над стиралкой. Оберните конец связанного провода от аудиоразъема вокруг тот самый винт.Затяните винт, чтобы скрепить два провода вместе.

Подсоедините оставшийся провод от адаптера переменного тока к одной из клемм основание светильника. Подсоедините оставшийся провод от аудиоразъема к другому разъему. основания светильника.

Вкрутите 12-вольтовую лампу фонарика в цоколь.

Чтобы сделать соединение более безопасным, вы можете использовать тяжелый скоба для крепления каждого из двух проводов к деревянному блоку.

Тестер электропроводности собран и готов к использованию.Чтобы проверить, что это работает нормально, подключите адаптер переменного тока к розетке переменного тока. Лампа не загорится. Прикоснитесь аудиоразъемом сбоку к металлическому предмету, например к монете. Когда двое металлические жилы вилки закорочены монетой, лампа будет светиться ярко. Яркое свечение указывает на то, что ток легко протекает через кусок металла.


Тестирование решения

Налейте немного воды в чашку. Вставьте конец аудиоразъема в воду.Если вы используете дистиллированную воду, лампа не будет светиться. Если вы используете воду из-под крана, лампа может светиться тускло, если вообще светится. Если он светится, это означает, что водопроводная вода плохо проводит электричество. Добавьте в воду немного поваренной соли и перемешайте. смесь. Лампа будет ярко светиться, когда вилка будет помещена в раствор, потому что солевой раствор очень хорошо проводит электричество, почти так же хорошо, как металл.

Вы можете исследовать различные материалы в вашем доме, чтобы увидеть, как хорошо проводят электричество при смешивании с водой.Некоторые вещи, чтобы попробовать, в кроме соли, есть сахар, сода пищевая, шампунь, стиральный порошок, протирка алкоголь и антацидные таблетки. Все, что растворяется в воде, можно проверить. В во избежание смешивания материалов, которые вы тестируете, обязательно промойте пробку водой и высушите его, прежде чем тестировать другое вещество. Не вставляйте вилку в решение более чем на 10–15 секунд, так как это приведет к отключению вилки. быстро подвергаться коррозии. Запишите, какие вещества хорошо проводят электричество, которые плохо проводят, а которые нет вести вообще.

Иногда смеси веществ ведут себя не так, как отдельные вещества. Например, проверьте электропроводность уксуса. Затем проверьте электропроводность аммиака для стирки. Затем влейте в уксус немного нашатырного спирта. и испытайте смесь. Вы увидите большую разницу между отдельными вещества и смеси!


Электрический ток представляет собой поток электрического заряда. Когда металл проводит электричество, заряд переносится электронами, движущимися через металл.Электроны — это субатомные частицы с отрицательным электрическим зарядом. Когда раствор проводит электричество, заряд переносится ионами, движущимися через раствор. Ионы – это атомы или небольшие группы атомов, электрический заряд. Одни ионы имеют отрицательный заряд, другие – положительный обвинение.

Чистая вода содержит очень мало ионов, поэтому она не проводит электричество очень хорошо. При растворении поваренной соли в воде раствор проводит очень хорошо, потому что раствор содержит ионы.Ионы поступают из поваренная соль, химическое название которой хлорид натрия. Хлорид натрия содержит ионы натрия, имеющие положительный заряд, и ионы хлора, имеющие отрицательный заряд. Поскольку хлорид натрия состоит из ионов, его называют ионное вещество.

Не все вещества состоят из ионов. Некоторые из них незаряженные частицы, называемые молекулами. Сахар является таким веществом. Когда сахар растворенный в воде, раствор не проводит электричество, т.к. в растворе нет ионов.

Некоторые вещества, состоящие из молекул, образуют растворы, проводить электричество. Аммиак является таким веществом. При растворении аммиака в вода, он реагирует с водой и образует несколько ионов. Вот почему прачечная аммиак, представляющий собой раствор аммиака в воде, проводит электричество, но не очень хорошо.

Иногда при смешивании двух разных растворов вещества, которые они содержат, реагируют друг с другом и образуют ионы. Это что происходит при смешивании аммиака и уксуса.Раствор аммиака содержит только мало ионов, и он плохо проводит электричество. Уксусный раствор также содержит только несколько ионов и проводит только немного электричества. Но когда эти растворы смешиваются, аммиак реагирует с кислотой в уксусе (уксусная кислота), и они образуют много ионов. Вот почему смесь аммиака и уксуса очень хорошо проводит электричество.

 


Возвращение домой Эксперименты

Какие вещества проводят электричество? | Эксперимент

Этот эксперимент позволяет учащимся различать электролиты и неэлектролиты и убедиться, что ковалентные вещества никогда не проводят электричество, даже когда они сжижены, тогда как ионные соединения проводят электричество, когда они расплавлены.

Практические работы хорошо подходят для классного эксперимента, когда учащиеся работают в группах по два-три человека. На исследование всех веществ не будет времени, поэтому каждой группе можно назначить три или четыре из них, а в конце результаты объединить.

Оборудование

Аппарат

  • Защита для глаз
  • Углеродные (графитовые) электроды в держателе (см. примечание 1 ниже)
  • Горелка Бунзена
  • Штатив
  • Треугольник из пластилина
  • Термостойкий мат
  • Зажим и подставка
  • Маленькие кусочки наждачной бумаги
  • Соединительные провода и зажимы типа «крокодил»
  • Блок питания постоянного тока, 6 В
  • Лампочка в патроне, 6 В (см. примечание 2 ниже)

Примечания к аппарату

  1. Угольные электроды должны быть закреплены в какой-либо опоре, например, в полиэтиленовом держателе или большой резиновой пробке, чтобы исключить возможность короткого замыкания электродов.Электроды необходимо закрепить таким образом, чтобы они поместились внутри поставляемого тигля.
  2. Лампа имеет больший визуальный эффект, но вместо нее можно использовать амперметр.

Химикаты

  • Мелкие кусочки свинца (ТОКСИЧЕСКИЕ), меди и, возможно, других металлов
  • Тигли, содержащие образцы:
    • Фенилсалицилат (салол) (РАЗДРАЖАЮЩИЙ, ОПАСНЫЙ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ)
    • Полиэтилен
    • Воск
    • Сахар
    • Хлорид цинка (КОРРОЗИОННЫЙ, ОПАСНЫЙ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ)
    • Йодид калия
    • Сера (опционально)

Здоровье, безопасность и технические примечания

  • Ознакомьтесь с нашим стандартным руководством по охране труда и технике безопасности.
  • Всегда используйте защитные очки.
  • Свинец, Pb(s), (ТОКСИЧЕСКИЙ) – см. карточку опасности CLEAPSS HC056.
  • Медь, Cu(s) – см. карточку опасности CLEAPSS HC026.
  • Фенилсалицилат (салол), C 6 H 4 (OH)COOC 6 H 5 (s), (РАЗДРАЖАЮЩЕЕ, ОПАСНОЕ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. CLEAPSS Hazcard HC052.
  • Воск — см. карточку опасности CLEAPSS HC045b.
  • Сахар (сахароза), C ​​ 12 H 22 O 11 (s) – см. карточку опасности CLEAPSS HC040c.
  • Хлорид цинка, ZnCl 2 (s) (КОРРОЗИОННОЕ, ОПАСНОЕ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. карточку опасности CLAPSS HC108a.
  • Йодид калия, KI(s) – см. карточку опасности CLEAPSS HC047b.
  • Сера, S 8 (s) – см. карточку опасности CLEAPSS HC096A. Сера является неметаллическим элементом и является хорошим веществом для включения в список. Но существует большая вероятность его возгорания с выделением диоксида серы SO 2 (г), (ТОКСИЧЕСКИЙ). Серные пожары трудно потушить.В этом случае накройте сосуд влажной тканью и оставьте на месте до остывания. Если есть время, серу можно сделать в качестве демонстрации учителя. Очень-очень медленно нагревайте небольшой образец «цветов серы». Сера — очень плохой проводник тепла, и локальное нагревание может привести к ее возгоранию! Вы должны использовать вытяжной шкаф.

Процедура

Часть 1

  1. Настройте цепь, как показано на схеме, на этом этапе не включайте пламя тигля или бунзеновской горелки (о них позже).
Показать в полноэкранном режиме

  1. Выберите один из металлов и, удерживая электроды в контакте с ним, узнайте, проводит ли он электричество, затем выключите ток.
  2. Запишите результаты, используя студенческий лист, доступный с этим ресурсом (см. ссылки для скачивания ниже), и повторите этот эксперимент с каждым доступным металлом.
  3. Выберите одно из тел, содержащихся в тигле. Опустите электроды так, чтобы они были хорошо погружены в твердое тело, а затем зажмите электроды на месте.
  4. Включите ток и узнайте, проводит ли твердое тело электричество или нет, затем снова выключите ток.
  5. Установите тигель над горелкой Бунзена на треугольник из глины и штатив и закрепите электроды над тиглем. Осторожно нагрейте образец, пока он не расплавится, а затем выключите пламя Бунзена. При необходимости опустите электроды в расплавленное вещество, прежде чем снова зажать их.
  6. Снова включить ток.Проводит ли теперь расплавленное вещество электричество? Снова отключите ток.
  7. Запишите все свои наблюдения.
  8. Поднимите электроды из тигля и дайте им остыть.
  9. Очистите электроды наждачной бумагой.

Часть 2

Повторите шаги с 4 по 10 для некоторых или всех других тел.

Часть 3

Объедините свои результаты с другими группами, чтобы ваша таблица была полной.

Учебные заметки

Ковалентные твердые вещества нужно нагревать только в течение короткого времени, чтобы произошло плавление.Ни при каких обстоятельствах нагревание не должно быть продолжительным, иначе вещества могут разложиться и/или сгореть. Студенты должны быть предупреждены о том, что делать в этом случае, например, накрыться влажной тканью. Опыты следует проводить в хорошо проветриваемой лаборатории.

Может оказаться полезным зарезервировать тигель для каждого из порошкообразных соединений, имея при этом один или два других, которые можно нагреть. После того, как твердое вещество было сжижено и ему дали остыть, затвердевший комок часто трудно разбить или превратить в порошок в тигле.

Хлорид цинка плавится примерно при 285 °C, поэтому нагревание должно быть довольно продолжительным по сравнению с ковалентными твердыми веществами. Однако он будет выделять хлор (ТОКСИЧНЫЙ), поэтому нагрев следует прекратить, как только будет обнаружена проводимость. Иодид калия плавится примерно при 675 °С, поэтому здесь необходим очень сильный и продолжительный нагрев.

Вопросы учащихся

  1. Какой вывод вы сделали об электропроводности металлов?
  2. Все ли твердые соединения проводят электричество?
  3. Любое из расплавленных соединений проводит электричество?Если да, то какие?
  4. Почему некоторые вещества проводят ток только в сжиженном состоянии?
  5. Можете ли вы теперь классифицировать все соединения как ионные или ковалентные?

Ответы

  1. Все металлы хорошо проводят электричество. Вы должны объяснить эту проводимость с точки зрения «свободных» электронов в металлической структуре.
  2. Нет, ни один из них.
  3. Да, хлорид цинка и йодид калия.
  4. Некоторые вещества являются ионными, но электропроводность возможна только тогда, когда ионы свободны и подвижны.Это происходит после расплавления твердого тела.
  5. Фенилсалицилат, полиэтилен, воск и сахар являются ковалентными. Хлорид цинка и йодид калия являются ионными.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом. Эта коллекция из более чем 200 практических заданий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое задание содержит исчерпывающую информацию для учителей и техников, включая полные технические примечания и пошаговые инструкции.Практические занятия по химии сопровождают практические занятия по физике и практической биологии.

© Фонд Наффилда и Королевское химическое общество

Проверка здоровья и безопасности, 2016

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *