До провідників електричного струму, крім металів, належать також розчини лугів, солей і кислот. Чиста дистильована вода є діелектриком.
Розглянемо механізм проходження струму через розчин солі. Складемо електричне коло.
Помістимо електроди ( дві металеві пластини ) у ванну з дистильованою водою. Позитивна пластина називається анод, а негативна – катод. При замиканні ключа струму в колі не буде, так як вода не є провідником. Всиплемо до води трошки кухонної солі і побачимо, що лампочка при цьому яскраво спалахне. Отже розчин солі у воді є провідником струму. Що ж відбулося при поміщенні солі у воду? Де взялися носії електричного струму?
Молекула кухонної солі NaCl складається з іону Na+ і іону Cl- , які утримуються силами кулонівських взаємодій. Вода, в яку попала ця молекула, ослаблює кулонівські взаємодії і при хаотичних рухах молекул води молекула NaCl розпадається на іони.
Розпад молекул на іони під дією розчинника називається електролітичною дисоціацією.
Так у воді появляються два види носіїв електричного струму: позитивні і негативні іони. Тому провідність рідин є іонною.
Розчин, який проводить електричний струм, називається електролітом.
Нехай електролітом буде розчин сірчанокислої міді CuSO4 .Якщо коло замкнути і пропустити струм через цей електроліт, то через якийсь час можна помітити, що на негативному електроді ( катоді ) буде утворюватися жовтий наліт, тобто виділятиметься чиста мідь. Таким чином при проходженні струму через розчини солей відбувається виділення на електродах чистої речовини.
Процес виділення чистої речовини на електродах при проходженні через електроліт струму називається електролізом .
Явище електролізу описується двома законами Фарадея, або законами електролізу. Перший закон:
Кількість речовини, що виділяється під час електролізу,
прямо пропорційна кількості електричного заряду, що проходить через розчин:
m = kq.
Так як q = It, то закон набирає вигляду:
m = kIt.
Тут k – коефіцієнт пропорційності, який називається електрохімічним еквівалентом речовини. Він вимірюється масою речовини, що виділилася на електроді під час проходження через електроліт струму 1А за 1с
k = m / q.
Другий закон:
Електрохімічні еквіваленти різних речовин прямо пропорційні
Їх хімічним еквівалентам:
k = 1/F * M / n
де M / n – це хімічний еквівалент речовини; M – молекулярна маса іона, а n – валентність. F = 9.65 * 104 Кл/моль – число Фарадея.
Підставивши формулу другого закону у формулу першого, одержимо об’єднаний закон електролізу:
m = M q / nF
Електроліз має широке практичне застосування в техніці. Його використовують:
а) для очищення металів, добутих при плавленні руди, від сторонніх домішок;
б) для добування легких металів з розплавленої руди;
в) для добування металів з розчинів солей ( електроекстракція );
г) для покриття металевих предметів тонким шаром іншого металу, щоб захистити його від корозії ( гальваностегія );
д) для виготовлення металевих рельєфних копій зображень ( гальванопластика);
е) для полірування металевих поверхонь ( електрополірування ).
Явище електролізу має місце в джерелах електричної енергії – гальванічних елементах і у вторинних елементах – акумуляторах.
Гальванічні елементи – це джерела електричної енергії, в яких ця енергія добувається за рахунок хімічної енергії.
Акумулятори – це прилади, які стають джерелами електроенергії після пропускання через них струму.
Гальванічні елементи використовують як джерела слабких струмів у телефонії і телеграфі. Гальванічні елементи і акумулятори використовують у малогабаритних радіоприймачах і телевізора та механічних іграшках. Акумулятори дуже поширені на транспорті для запуску двигуна і освітлення на стоянках.
Електричний струм у вакуумі.
Для існування струму необхідні носії електричного заряду. По скільки у вакуумі відсутні будь-які заряджені частинки, то вакуум є ідеальним ізолятором. Щоб пропустити через вакуум електричний струм, треба штучно створити в цьому просторі носії заряду. Це можна зробити за допомогою термоелектронної емісії.
Термоелектронна емісія – це явище вилітання електронів
з поверхні розігрітого металу.
Для цього у вакуум поміщають металеву дротину і через неї пропускають електричний струм, який її розігріває до такої температури при якій і починається термоелектронна емісія. При цьому у вакуумі появляються електрони, які і стають носіями струму в ньому. Отже провідність вакууму є електронна.
Електронна провідність вакууму застосовується у електронно – променевих трубках ( ЕПТ ) для осцилографів і телевізорів.
Електричний струм в газах.
Всі гази в звичайних умовах є добрими ізоляторами. Але при певних умовах в невеликому просторі газ також може стати провідником електричного струму. Для цього в ньому треба штучно створити носії електричного заряду. Щоб такі носії з’явилися, газ треба іонізувати.
Процес виривання електронів з нейтральних атомів або молекул під дією певних чинників називається іонізацією газу.
Іонізувати газ можна нагріваючи його , діючи на його молекули сильним електричним полем або опромінюючи його Х – променями. При цьому від молекули або атома газу відривається один з валентних електронів. Молекула або атом перетворюється у позитивний іон. Відірвані електрони можуть приєднуватися до нейтральних атомів або молекул, утворюючи з них негативні іони. Частина електронів залишається у вільному стані. Всі ці частинки переносять електричній заряд. Отже
провідність газів створена електронами і іонами обох занків.
Процес проходження струму через газ називається газовим розрядом.
Газові розряди поділяють на несамостійні ( ті, що відбуваються лише при дії стороннього іонізатора ) і самостійні ( без дії стороннього іонізатора ). Самостійний розряд в газі починається тоді, коли виникає явище ударної іонізації. Це явище виникає при великих напругах між електродами газорозрядної лампи. При цьому електрони набувають дуже великих швидкостей і можуть вибивати вторинні електрони з нейтральних молекул і атомів, тим самим іонізуючи їх. Таке явище називається ударною іонізацією. В цьому випадку з”являється велика кількість нових носіїв заряду і виникає самостійний розряд у газі. Це приводить до різкого зростання струму через газ.
Розрізняють такі види розрядів: дуговий, іскровий, тліючий і коронний.
Дуговий розряд виникає при нормальному атмосферному тиску, розжарених електродах і невеликій напрузі між ними. Застосування : дугові електропечі, електрозварювання металів, потужні джерела світла – прожектори .
Іскровий розряд виникає при нормальному тиску і високій напрузі між електродами. Цей розряд є переривчастий. Іскра – тонкий гіллястий шнур дуже іонізованого газу. Газ світиться. Приклад : блискавка.
Коронний і китичний розряди виникають в газі тоді, коли поблизу електродів виникає ударна іонізація. Напруга при цьому є трохи менша, ніж та, при якій виникає іскра. Приклад : між електродами типу вістря - диск і навколо проводів, які перебувають під високою напругою. Він супроводиться слабким світінням і характерним тріском.
Тліючий розряд – це розряд у газі, який супроводиться світінням. Такий розряд відбувається при зниженому тиску газу і високій напрузі. Газ при цьому майже не нагрівається. Це свічення називають холодним. Цей вид розряду використовують у газосвітних трубках і лампах денного світла. Газосвітні лампи використовують у світлових рекламах і індикаторах струму і напруги.
| 
