Site Loader

Содержание

8. Действия электрического тока — fizikalexcras


С какой бы скоростью ни двигались электроны в металле, мы не можем увидеть это воочию – они слишком малы. Судить о наличии в проводнике тока, мы можем лишь по производимому им действию. Действие электрического тока может быть  разнообразным. Тепловое действие тока проявляется в нагревании проводника. Это действие широко используется в электронагревательных приборах: чайниках, обогревателях, фенах.

Ток обладает химическим действием. В некоторых растворах при воздействии электрическим током выделяются различные вещества. Так добывают чистые вещества из солей и щелочей. Ток обладает  и магнитным действием. Причем магнитное действие тока проявляется всегда и в любых проводниках. Заключается магнитное действие тока в том, что вокруг проводника с током образуется магнитное поле. Это поле можно уловить и измерить. Для использования магнитного действия тока сооружают спиральные обмотки из изолированных проводов и пропускают по ним ток. Таким образом, концентрируют и усиливают магнитное действие тока и создают электромагниты.

Электричество и магнетизм  неразрывно связаны друг с другом. Самый простой пример: притягивание наэлектризованной расческой волос – есть не что иное, как магнитное действие электрического заряда. Человек очень активно использует  магнитные свойства тока. От выработки электроэнергии, в которой преобразуют механическую энергию в электрическую с помощью магнитов, до конкретных электроприборов, производящих обратное преобразование электричества в механическую работу – используется магнитное действие тока. 

Направление тока

За направление электрического тока в цепи принято направление движения положительных зарядов.  Но двигается не положительный, а отрицательный заряд – электроны, то соответственно направление тока – это направление, в котором двигались бы положительные заряды, если бы они перемещались.

Почему приняли такое направление? Дело в том, что когда-то не знали, за счет чего в  реальности передается электрический заряд, но электричество использовали, и надо было создавать правила и законы для расчетов. И условно приняли за направление тока направление движения положительных зарядов. А когда разобрались, уже никто не стал переписывать заново законы и правила. Поэтому так и осталось.

Действие электрического тока на человека


Действия электрического тока. 8 класс

1. Действия электрического тока.

Танасюк
Ирина Николаевна
учитель физики МБОУ лицей №6
Г. Невинномысска

2. АННОТАЦИЯ

1. Знакомство с действием электрического тока.
2. Обучение рассчитано на учащихся 8 класса.
3. Детям созданы благоприятные условия для развития
творческого воображения, познавательных способностей и
эмоциональной восприимчивости.
4. С помощью слайдовой демонстрации учащиеся тренируют
память и навыки самостоятельности.
5. Современные компьютерные технологии безусловно
облегчают работу учащихся и учителя т. к. позволяют
быстро переключать внимание. Фиксировать его на проблеме ,
проявлять смекалку. Интерес к новому и не угасающий
интерес к пройденному.
6. Использование такой технологии для изучения школьниками
физических явлений является целесообразным и
эффективным.

3. Цели урока:

образовательная: экспериментально установить действия
электрического
тока и выяснить его практическое применение;
воспитательная: формирование познавательного интереса к
физике, воспитание толерантного отношения друг к другу;
развивающая:
развитие навыков логического мышления;
обоснования своих высказываний; развитие политехнических знаний и
умений, элементов творчества, умения пользоваться языком физики
и применять знания в новой обстановке.

4. План урока:

1. Организационный момент.
2. Мотивация.
3. Актуализация опорных знаний и умений.
4. Усвоение новых знаний. Работа в группах.
5. Итоговый тест.
6. Подведение итогов урока.

5. Распределение времени по этапам урока:

Организационный
момент
Мотивация
Актуализация опорных
знаний и умений.
Усвоение новых знаний.
Работа в группах.
Итоговый тест.
Подведение итогов
урока
У китайского народа есть пословица:
«Человек может стать умным
тремя путями: путем подражания
– это самый легкий путь, путем
опыта – это самый трудный путь
и путем размышления – это
самый благородный путь».
И пусть сегодня на уроке каждый из
вас выберет свой путь к знанию!

7. Отгадайте загадку:

Он бежит по проводам
В каждом доме он желан
Но не вздумай с ним шутить,
Может он поколотить.

8. Ответьте на следующие вопросы:

1. Что такое электрический ток?
2. Какие частицы могут двигаться в
металлических проводниках?
3. Можно ли увидеть движение свободных
электронов в проводнике?
4. Как же можно судить о
электрического тока?
наличии
Итак, наша задача – выяснить каковы действия
электрического тока. Но, прежде всего, необходимо
установить, что мы уже знаем о нем.
Задание: Закончите высказывание.
1. Проводники отличаются от непроводников
наличием свободных…
2. В узлах кристаллической решетки металла
расположены…
3. Когда говорят о скорости распространения
электрического тока, то имеют в виду
скорость распространения по проводнику…
4. За направление электрического тока условно
приняли то направление, по которому движутся
в проводнике…
5. Носителями заряда в водных растворах
являются…

10. Проверь себя:

1. Проводники отличаются от непроводников
наличием свободных заряженных частиц.
2. В узлах кристаллической решетки металла
расположены положительные ионы .
3. Когда говорят о скорости распространения
электрического тока, то имеют в виду скорость
распространения по проводнику эл. поля .
4. За направление электрического тока условно
приняли то направление, по которому движутся
в проводнике положительные заряды.
5. Носителями заряда в водных растворах
являются положительные и отрицательные
ионы.

11. ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

— это те явления, которые вызывает
электрический ток.
По этим явлениям можно судить
«есть» или «нет» в электрической
цепи ток.

12. Магнитное действие тока — проводник с током приобретает магнитные свойства; — наблюдается при наличии электрического тока в

любых проводниках (твердых, жидких, газообразных).
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/b6b467e04835-019c-bf6a5a46a9b5afd3/00144677106965931.htm

13. Тепловое действие тока- электрический ток вызывает разогревание металлических проводников (вплоть до свечения).

14. Химическое действие тока.

— при прохождении электрического тока
через электролит возможно выделение
веществ, содержащихся в растворе, на
электродах..
— наблюдается в жидких проводниках.

15. Физиологическое действие тока на ранней стадии развития науки об электричестве было единственным, о котором было известно

ученым, и было основано на
собственных ощущениях экспериментаторов.
отрицательное: изменения в нервной системе, судорожные
спазмы мышц, спазм диафрагмы — главной дыхательной мышцы
в организме — и сердца, тепловое действие,
положительное: Электрошок — электрическое раздражение
мозга , с помощью которого лечат некоторые психические
заболевания.
Дефибрилляторы — электрические медицинские приборы,
используемые при восстановлении нарушений ритма сердечной
деятельности посредством воздействия на организм
кратковременными высоковольтными электрическими
разрядами.
Гальванизация — пропускание через организм слабого
постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и
улучшающий кровообращение.

16. РАБОТАЯ С ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ, БУДЬ ОСТОРОЖЕН !

http://class-fizika.narod.ru/8_27.htm

17. Итоговый тест:

Вариант 1
1. Электрический ток –
это…
а) упорядоченное
движение частиц;
б) упорядоченное
движение свободных
электронов,
в) упорядоченное
движение заряженных
частиц,
г) движение заряженных
частиц.
Вариант 2
1. Электрический ток в
металлах – это…
а) упорядоченное
движение частиц;
б) упорядоченное
движение свободных
электронов,
в) упорядоченное
движение заряженных
частиц,
г) движение заряженных
частиц.

18. Итоговый тест:

Вариант 1
2. Какое действие тока
всегда наблюдается в
твердых, жидких и
газообразных
проводниках?
а) тепловое,
б) химическое,
в) магнитное,
г) физиологическое.
Вариант 2
2. Как называется
действие тока может
вызвать сильные
конвульсии и
кровотечения из носа?
а) тепловое,
б) химическое,
в) магнитное,
г) физиологическое.

19. Итоговый тест:

Вариант 1
3. Укажите, в каком из
перечисленных
случаев используется
физиологическое
действие тока.
а) нагревание воды
электрическим током,
б) хромирование деталей,
в) рефлекторное
сокращение мышц,
г) свечение
электрической лампы.
Вариант 2
3. Укажите, в каком из
перечисленных ниже
случаев используется
химическое действие
тока.
а) нагревание воды
электрическим током,
б) хромирование деталей,
в) рефлекторное
сокращение мышц,
г) свечение
электрической лампы.

20. Итоговый тест:

Вариант 1
4. Какое действие тока
использую в устройстве пылесоса?
а) химическое,
б) магнитное,
в) физиологическое,
г) тепловое.
Вариант 2
4. Какое действие тока
используют в устройстве гальванометра?
а) химическое,
б) магнитное,
в) физиологическое,
г) тепловое.

21. Итоговый тест:

Вариант 1
5. В устройстве какого
бытового прибора
используется
тепловое действие
тока?
а) телевизор,
б) фен,
в) пылесос,
г) электрическая
лампа.
Вариант 2
5. В устройстве какого
бытового прибора
используется одновременно тепловое и
магнитное действие
тока?
а) телевизор,
б) фен,
в) пылесос,
г) электрическая лампа.

22. Проверь себя:

Вариант 1
Вариант 2
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
в
в
в
б
г
б
г
б
б
б

23. Использованные материалы:

Учебник «Физика 8» А.В. Перышкин
Интернет-ресурсы:
http://files.school
collection.edu.ru/dlrstore/b6b467e0-4835-019cbf6a-5a46a9b5afd3/00144677106965931.htm
http://pages.marsu.ru/iac/school/gnn/7/new.html
http://class-fizika.narod.ru/8_27.htm

тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое Почему магнитное действие электрического тока считается основным

Электрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает — ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается — ток в цепи есть, и т.

д.

Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.


В простейшем случае, если, скажем, через нихромовую проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания ().

Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.

Химическое действие электрического тока

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.

Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.

Скажем, при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.

Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это и т.д.

В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:

Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.

Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.

В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.


Магнитное поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в частности — заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно притягиваются.

Такое механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей токов, то есть это, в первую очередь, — магнитное взаимодействие, а уж потом — механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.

В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах (например, в промышленных).

В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.

Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.

Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет — до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.


Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.

Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя . Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.


Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.

На этом принципе основана , где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.

В разделе на вопрос физика. 8 класс. магнитное поле. помогитеее… заданный автором Проситель лучший ответ это 1-а Магнитное действие электрического тока — способность электрического тока, проходящего по проводникам второго рода, порождать вокруг этих проводов магнитное поле.
1-б Положительный притягиваетя к отрицательному 🙂
2-a Стрелка начинает отклоняться от нориального положения
2-б Одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются
3-а В магнитном поле стрелка компаса поворачивается строго определённым образом, всегда параллельно силовым линиям поля. (правило буравчика или левой руки)
3-б В обоих случаях на концах
4-а Отверткой можно или замыканием (не лучший способ)
4-б Северный магнитный находится на южном географическом, и наоборот. Точного определения нет — подвергаются смещению
5-а Нагревание проводника
5-б Однозначно нет
6-а Янтарь с магнитом – братья?
Оказалось, что это близко к истине, и «побратала» их молния. Ведь при электризации янтаря возникают искры, а искры – это маленькие молнии.
Но молния молнией, а при чем же здесь магнит? Как раз молния и оказалась тем, что соединило воедино янтарь и магнит, ранее «разлученные» Гильбертом. Вот три выдержки из описания удара молнии, в которых видна близкая связь между электричеством янтаря и притяжением магнита.
«…В июле 1681 г. корабль „Квик“ был поражен молнией. Когда же наступила ночь, то оказалось по положению звезд, что из трех компасов… два, вместо того, чтобы, как и прежде, указывать на север, указывали на юг, прежний северный конец третьего компаса направлен был к западу» .
«…В июне 1731 г. один купец из Уэксфилда поместил в углу своей комнаты большой ящик, наполненный ножами, вилками и другими предметами, сделанными из железа и стали… Молния проникла в дом именно через этот угол, в котором стоял ящик, разбила его и разбросала все вещи, которые в нем находились. Все эти вилки и ножи… оказались сильно намагниченными… »
«…В деревне Медведково прошла сильная гроза; крестьяне видели, как молния ударила в нож, после грозы нож стал притягивать железные гвозди… »
Удары молний, намагничивающие топоры, вилы, ножи, прочие стальные предметы, размагничивающие или перемагничивающие стрелки компасов, наблюдались столь часто, что ученые стали искать связь между электрическими искрами и магнетизмом. Но ни пропускание тока через железные стержни, ни воздействие на них искр от лейденских банок ощутимых результатов не дало – железо не намагничивалось, хотя точные современные приборы, пожалуй, почувствовали бы это.
Чуть-чуть отклонялась стрелка компаса в опытах физика Романьози из города Трента, когда он приближал компас к вольтову столбу – электрической батарее. И то лишь тогда, когда по вольтову столбу шел ток. Но Романьози тогда не понял причины такого поведения стрелки компаса.
Честь открытия связи между электричеством и магнетизмом выпала на долю датского физика Ханса Кристиана Эрстеда (1777-1851), да и то случайно. Произошло это 15 февраля 1820 г. вот как. Эрстед в этот день читал лекцию по физике студентам Копенгагенского университета. Лекция была посвящена тепловому действию тока, иначе говоря, нагреванию проводников, по которым протекает электрический ток. Сейчас это явление используется сплошь и рядом – в электроплитках, утюгах, кипятильниках, даже в электролампах, спираль которых добела раскалена током. А во времена Эрстеда такое нагревание проводника током считалось новым и интересным явлением.
6-б Встаить сердечник

Простейшие электрические и магнитные явления известны людям с очень давних времен.

По-видимому, уже за 600 лет до н. э. греки знали, что магнит притягивает к себе железо, а натертый янтарь – легкие предметы, вроде соломинок и т. п. Однако различие между электрическими и магнитными притяжениями было еще не ясно; те и другие считались явлениями одной природы.

Четкое разграничение этих явлений – заслуга английского врача и естествоиспытателя Уильяма Гильберта (1544-1603), который в 1600 г. выпустил в свет книгу под названием «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле». С этой книги, собственно, и начинается подлинно научное изучение электрических и магнитных явлений. Гильберт описал в своей книге все свойства магнитов, которые в его эпоху были известны, а также изложил результаты собственных очень важных опытов. Он указал на ряд существенных различий между электрическими и магнитными притяжениями и ввел слово «электричество».

Хотя после Гильберта различие между электрическими и магнитными явлениями было уже для всех неоспоримо ясно, тем не менее ряд фактов указывал на то, что при всем своем различии эти явления каким-то образом тесно и неразрывно связаны друг с другом. Наиболее бросающимися в глаза были факты намагничивания железных предметов и перемагничивания магнитных стрелок под влиянием молний. В своей работе «Гром и молния» французский физик Доминик Франсуа Араго (1786-1853) описывает, например, такой случай. «В июле 1681 г. корабль «Королева», находившийся в сотне миль от берега, в открытом море, был поражен молнией, которая причинила значительные повреждения в мачтах, парусах и пр. Когда же наступила ночь, то по положению звезд выяснилось, что из трех компасов, имевшихся на корабле, два, вместо того чтобы указывать на север, стали указывать на юг, а третий стал указывать на запад». Араго описывает также случай, когда молния, ударившая в дом, сильно намагнитила в нем стальные ножи, вилки и другие предметы.

В начале XVIII века было уже установлено, что молния, по сути дела, представляет собой сильный электрический ток, идущий через воздух; поэтому факты вроде описанных выше могли подсказать мысль, что всякий электрический ток обладает какими-то магнитными свойствами. Однако обнаружить на опыте эти свойства тока, и изучить их удалось только в 1820 г. датскому физику Гансу Христиану Эрстеду (1777-1851).

Основной опыт Эрстеда изображен на рис. 199. Над неподвижным проводом 1, расположенным вдоль меридиана, т. е. в направлении север-юг, подвешена на тонкой нити магнитная стрелка 2 (рис. 199,а). Стрелка, как известно, устанавливается также приблизительно по линии север-юг, и поэтому она располагается примерно параллельно проводу. Но как только мы замкнем ключ и пустим ток по проводу 1, мы увидим, что магнитная стрелка поворачивается, стремясь установиться под прямым углом к нему, т. е. в плоскости, перпендикулярной к проводу (рис. 199,б). Этот фундаментальный опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие движение магнитной стрелки, т. е. силы, подобные тем, которые действуют вблизи естественных и искусственных магнитов. Такие силы мы будем называть магнитными силами, так же как мы называем силы, действующие на электрические заряды, электрическими.

Рис. 199. Опыт Эрстеда с магнитной стрелкой, обнаруживающий существование магнитного поля тока: 1 – провод, 2 – магнитная стрелка, подвешенная параллельно проводу, 3 – батарея гальванических элементов, 4 – реостат, 5 – ключ

В гл. II мы ввели понятие электрического поля для обозначения того особого состояния пространства, которое проявляется в действиях, электрических сил. Точно так же мы будем называть магнитным полем то состояние пространства, которое дает о себе знать действием магнитных сил. Таким образом, опыт Эрстеда доказывает, что в пространстве, окружающем электрический ток, возникают магнитные силы, т. е. создается магнитное поле.

Первый вопрос, который поставил перед собой Эрстед после того, как он сделал свое замечательное открытие, был таков: влияет ли вещество провода на создаваемое током магнитное поле? «Соединительный провод, – пишет Эрстед, – может состоять из нескольких проволок или металлических полос. Природа металла не меняет результата, разве только, пожалуй, в отношении величины.

С одинаковым результатом мы пользовались проволоками из платины, золота, серебра, латуни и железа, а также оловянными и свинцовыми полисами и ртутью».

Все свои опыты Эрстед проводил с металлами, т. е. с проводниками, в которых проводимость, как мы теперь знаем, имеет электронный характер. Нетрудно, однако, осуществить опыт Эрстеда, заменив металлический провод трубкой с электролитом или трубкой, в которой происходит разряд в газе. Такие опыты мы уже описали в § 40 (рис. 73) и видели, что хотя в этих случаях электрический ток обусловлен движением положительных и отрицательных ионов, но действие его на магнитную стрелку то же, что и в случае тока в металлическом проводнике. Какова бы ни была природа проводника, по которому течет ток, вокруг проводника всегда создается магнитное поле, под влиянием которого стрелка поворачивается, стремясь стать перпендикулярно к направлению тока.

Таким образом, мы можем утверждать: вокруг всякого тока возникает магнитное поле. Об этом важнейшем свойстве электрического тока мы уже упоминали (§ 40), когда говорили подробнее о других его действиях – тепловом и химическом.

Из трех свойств или проявлений электрического тока наиболее характерным является именно создание магнитного поля. Химические действия тока в одних проводниках – электролитах – имеют место, в других – металлах – отсутствуют. Выделяемое током тепло может быть при одном и том же токе больше или меньше в зависимости от сопротивления проводника. В сверхпроводниках возможно даже прохождение тока без выделения тепла (§ 49). Но магнитное поле – неотделимый спутник всякого электрического тока. Оно не зависит ни от каких специальных свойств того или иного проводника и определяется лишь силой и направлением тока. Большинство технических применений электричества также связано с наличием магнитного поля тока.

Мы подробно рассмотрели свойства электростатического поля, порождаемого неподвижными электрическими зарядами. При движении электрических зарядов возникает целый ряд новых физических явлений, к изучению которых мы приступаем.

В настоящее время широко известно, что электрические заряды имеют дискретную структуру, то есть носителями зарядов являются элементарные частицы – электроны, протоны и т.д. Однако в большинстве практически значимых случаев эта дискретность зарядов не проявляется, поэтому модель сплошной электрически заряженной среды хорошо описывает явления, связанные с движением заряженных частиц, то есть с электрическим током.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц .

С использованием электрического тока вы хорошо знакомы, так как электрический ток чрезвычайно широко используется в нашей жизни. Не секрет, что наша нынешняя цивилизация в основном базируется на производстве и использовании электрической энергии. Электрическую энергию достаточно просто производить, предавать на большие расстояния, преобразовывать в другие требуемые формы.

Кратко остановимся на возможных проявлениях действия электрического тока.

Тепловое действие электрического тока проявляется практически во всех случаях протекания тока. Благодаря наличию электрического сопротивления при протекании тока выделяется теплота, количество которой определяется законом Джоуля-Ленца, с которым вы должны быть знакомы. В некоторых случаях выделяемая теплота полезна (в разнообразных электронагревательных приборах), часто выделение теплоты приводит к бесполезным потерям энергии при передаче электроэнергии.

Магнитное действие тока проявляется в создании магнитного поля, приводящего к появлению взаимодействия между электрическими токами и движущимися заряженными частицами.

Механическое действие тока используется в разнообразных электродвигателях, преобразующих энергию электрического тока в механическую энергию.

Химическое действие проявляется в том, что протекающий электрический ток, может инициировать различные химические реакции. Так, например, процесс производства алюминия и ряда других металлов основан на явлении электролиза – реакции разложения расплавов оксидов металлов под действием электрического тока.

Световое действие электрического тока проявляется в появлении светового излучения при прохождении электрического тока. В некоторых случаях свечение является следствие теплового разогрева (например, в лампочках накаливания), в других движущиеся заряженные частицы непосредственно вызывают появление светового излучения.

В самом названии явления (электрический ток) слышны отголоски старых физических воззрений, когда все электрические свойства приписывались гипотетическое электрической жидкости, заполняющей все тела. Поэтому при описании движения заряженных частиц используется терминология аналогичная используемой при описании движения обычных жидкостей. Указанная аналогия простирается дальше простого совпадения терминов, многие законы движения «электрической жидкости аналогичны законам движения обычных жидкостей, а частично знакомые вам законы постоянного электрического тока по проводам аналогичны законам движения жидкости по трубам. Поэтому настоятельно рекомендуем вам повторить раздел, в котором описаны эти явления – гидродинамику.

1. В чем проявляется магнитное действие электрического тока? Объясните свой ответ.

Способность электрического тока, проходящего по проводникам второго рода, порождать вокруг этих проводов магнитное поле

2. Как с помощью компаса можно определить полюсы магнита? Объясните свой ответ.

Северный полюс стрелки притягивается к южному полюсу магнита, южный полюс — к северному.

3. Каким образом можно обнаружить наличие в пространстве магнитного поля? Объясните свой ответ.

Например с помощью железных опилок. Под действием магнитного поля тока железные опилки располагаются вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрической окружности.

4. Как при помощи компаса определить, течет ли ток в проводнике? Объясните свой ответ.

Если стрелка компаса располагается перпендикулярно проводу, значит в проводе течет постоянный ток.

5. Можно ли разрезать магнит так, чтобы один из полученных магнитов имел только северный полюс, а другой — только южный? Объясните свой ответ.

Невозможно отделить полюса друг от друга разрезанием. Магнитные полюсы существуют только парами.

6. Каким способом можно узнать, есть ли ток в проводе, не пользуясь амперметром?

  • Используя магнитную стрелку, которая реагирует на ток в проводе.
  • Используя чувствительный вольтметр, подключив его к концам провода.

Источники электрического тока и его действие | RuAut

Электричество так прочно вошло сегодня в нашу жизнь, что без него не мыслимы ни быт, ни производство. Прогресс науки и техники во многом стал возможен, благодаря широкому использованию электрического тока. Развитие сети атомных электростанций, дальнейшее совершенствование электронной техники, создание сложнейших генераторов — таков на сегодняшний день Российской электроэнергетики.

В источниках электрического тока происходит превращение других видов энергии в электрическую. Механическая энергия превращается в электрическую как в лабораторных машинах, так и в промышленных генераторах при получении электрического тока различной мощности. Превращение химической энергии в электрическую происходит в гальванических элементах. Они имеют различные размеры и применяются для питания портативной и другой аппаратуры. Для электропитания движущихся устройств применяются химические источники тока — аккумуляторы. В зависимости от материала электродов, аккумуляторы бывают щелочные, железоникелевые, серебряно-цинковые и свинцовые. Аккумулятор для работы необходимо заряжать. В термоэлементе, состоящем из двух спаянных между собой проводников из различных материалов, при нагревании места спая, возникает электрический ток. Термоэлемент превращает внутреннюю энергию нагревателя в электрическую. Термоэлектрические генераторы применяются на навигационных буях, автоматических маяках и удаленных метеостанциях. Световая энергия, также может превращаться в электрическую. Например, при освещении селена, оксида меди или кремния. Это явление лежит в основе работы устройства фотоэлемента. Фотоэлементы применяются в автоматике, телевидении, фототехнике и кино. Солнечные батареи, установленные на космических кораблях и гелиоустановках, также являются источниками электроэнергии. Солнечные батареи непосредственно преобразуют световую энергию в электрическую. Гелиоустановки не требуют топлива и не загрязняют окружающую среду. Они используются в районах с наибольшим количеством солнечных дней в году.

Сегодня используется тепловое, химическое и магнитное действие электрического тока. При возникновении электрического тока в проводнике, проводник нагревается. На этом основано действие электрических нагревательных приборов. С увеличением силы тока повышается температура проводника. В лампах накаливания тонкая проволочка наливается электрическим током до яркого свечения. Тепловое действие тока используется также в плавких предохранителях и автоматических выключателях, защищающих от короткого замыкания. А способность электрического тока нагревать металлы до температуры их плавления позволяет надежно соединить их с помощью сварки. Химическое действие тока наблюдается при прохождении его через раствор электролита. В результате на электродах осаждаются нейтральные частицы вещества. Это явление используется для получения чистых металлов, при никелировании или хромировании металлических предметов для защиты их от коррозии. Свойство электрического тока создавать магнитное поле используется в самых различных технических устройствах. Например, в телефонах и громкоговорителях. В миниатюрных записывающих и воспроизводящих головках видеомагнитофонов и в гигантских промышленных подъемных кранах. В результате взаимодействия проводника с током с магнитным полем проявляется магнитное действие тока. Это явление лежит в основе работы электроизмерительных приборов и в электродвигателях.

У истоков применения электричества в технике стояли многие русские ученые. Имена Петрова, Шилинга, Якоби, Лодыгина, Попова навеки вписаны в историю науки и техники. Пример патриотизма ученого проявил Павел Николаевич Яблочков. Все деньги, полученные за свое изобретение электрической свечи, он употребил на выкуп патента, который преподнес в дар России.

Мы уже научились превращать в электрическую энергию, энергию приливов, внутреннего тепла земли и ветров. Развитие сети мощных электростанций и высоковольтных линий электропередач, дальнейшее совершенствование электротехнических устройств существенно влияет на темпы научно-технического прогресса. Наука об электричестве ждет новых открытий.

2 Тепловое и химическое действие тока

Тепловое и химическое действие тока

Электрический ток, проходя через растворы солей, кислот, щелочей и через расплавленные соли, разлагает их на составные части. Это свойство электрического тока называется электроли­зом.

Если в банку с водой добавить немного кислоты, щелочи или соли, а затем через воду пропустить электрической ток, то у обоих электродов будут выделяться пузырьки. У катода

( — ) пу­зырьки будут выделяться более интенсивно, чем у анода ( + ). Проходя через воду, электрический ток разлагает ее на состав­ные части — водород и кислород. Водород выделяется у катода, а так как водорода в воде содержится больше, чем кислорода, то и выделение его происходит более интенсивно.

Этим свойством сварщики пользуются, когда нужно опреде­лить полярность у электросварочного генератора постоянного тока.

На химическом действии электрического тока основана галь­ваностегия, т. е. покрытие металлических предметов слоем дру­гого металла; гальванопластика, т. е. получение точных копий с предметов.

Гальванические элементы и электрические аккумуляторы так­же основаны на химическом действии тока.

Электрический ток, проходя по проводнику, нагревает его. Все тела, как известно, состоят из молекул, которые непрерывно движутся. Чем выше температура тела, тем быстрее движение молекул. В проводнике, по которому проходит электрический ток, также есть движение молекул. Когда по проводнику прохо­дит электрический ток, то электроны сталкиваются с двигающи­мися молекулами проводника и усиливают их движение, что при­водит к нагреву проводника.

На этом свойстве тока основано устройство электрических лампочек накаливания. Степень нагрева проводника зависит от электрического сопротивления проводника и от тока, проходяще­го через проводник.

Рекомендуемые материалы

Закон нагрева проводника электрическим током был сфор­мулирован русским ученым

Э. X. Ленцем.

Количество тепла,   выделяемое током   в проводнике, равно:

                                   Q = 0,24 I2 r t кал,

где t — время, сек.

Эту формулу можно написать так:

                                    Q = 0,24IIrt.

А так как произведение I • r выражает согласно закону Ома напряжение (U), то

                                   Q = 0,24IUt кал,

«9.2 Фронт и тыл в 1915 — 1916 гг» — тут тоже много полезного для Вас.

Пример. Электрическая дуга, горящая 1 час при токе I=200 A и на­пряжении U=20 В, выделит следующее количество тепла:                           *

               Q = 0,24 • 200 • 20 • 3600=3 456 000 кал = 3456 ккал.

В плавких предохранителях используется свойство проводни­ков нагреваться при прохождении электрического тока. Чем больше поперечное сечение проводника, тем большую нагрузку тока он допускает без опасности нагреться сверх допустимой температуры.

Всякая электрическая проводка рассчитана на определенный максимальный ток, превышение которого вызывает опасность перегрева и загорания изоляции проводов. Чрезмерный ток в це­пи может возникнуть при перегрузке цепи, когда включается больше электрических установок, чем предусмотрено для данной цепи, или же в случае короткого замыкания цепи.

Коротким замыканием цепи называется такой случай, когда ток получает возможность проходить, минуя большие сопротив­ления.

 Для предохранения проводов от перегрузки и коротких замы­каний в цепи ставят предохранители, представляющие собой проволочки тонкого сечения из специального сплава, заделанные в фарфоровую пробку или зажимаемые между двумя винтами на фарфоровой втулке. При перегрузке сети или коротком за­мыкании проволочка перегорает и электрическая цепь размы­кается.

8 класс. Действия электрического тока. Направление электрического тока

8 класс. Действия электрического тока. Направление электрического тока

Подробности
Просмотров: 226

Назад в «Оглавление» — смотреть

Действия электрического тока

1. Как можно наблюдать на опыте тепловое действие тока?


Надо железную или никелиновую проволоку присоединить к источнику тока.
Пропустить по проволоке электрический ток.
Проволока нагреется и провиснет.
Увеличив ток, можно раскалить проволоку докрасна.

Например:
— в лампах накаливания спираль накаляется током до яркого свечения.

2. Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока?

Надо опустить электроды в раствор (например, медного купороса) и пропустить через него электрический ток.
Спустя некоторое время на одном из электродов из раствора выделится вещество (медь).
Это проявление электролиза — выделения веществ из раствора на электродах при пропускании через раствор электрического тока.

3 Где используют тепловое и химическое действия тока?

Тепловое действие электрического тока используется в различных нагревательных приборах: медицинских приборах СВЧ, электроплитах, утюгах, обогревателях воздуха и воды, полов, электрогрелках и т.д.

Химическое действие электрического тока используется в промышленном производстве для получения чистых металлов и других веществ методом электролиза.

4. На каком опыте можно показать магнитное действие тока?

Например:

а) На железный гвоздь надо намотать медную проволоку в изоляции и подсоединить ее концы к источнику тока.
При пропускании тока по проволоке к гвоздю будут примагничиваться мелкие железные предметы: скрепки, кнопки.

б) Рамка, на которую навито несколько витков тонкой медной проволоки, и подсоединенная к полюсам источника тока висит неподвижно.
Если эту рамку поместить теперь между полюсами магнита, то она станет поворачиваться.

5. Какое действие тока используют в устройстве гальванометра?

В устройстве гальванометра используют магнитное действие электрического тока.
С помощью гальванометра можно судить о наличии тока в цепи.
Стрелка гальванометра связана с подвижной катушкой, находящейся в магнитном поле.
Когда в катушке существует ток, стрелка отклоняется.

 

аправление электрического тока

1. Направление движения каких частиц в проводнике принято за направление тока?

За направление тока в электрической цепи условно приняли направление, по которому движутся (или могли бы двигаться) в проводнике положительные заряды, т. е. направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

2. От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока?

За направление тока в цепи принято считать направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

3. Правильно ли показано стрелками направление тока в рамках на рисунках?

Да, правильно.
О т плюса источника — по цепи — к минусу источника тока.

Назад в «Оглавление» — смотреть

Тепловое действие электрического тока — Энциклопедия по машиностроению XXL

Остановимся на тепловом действии электрического тока. Количество электричества, переносимое от одного конца проводника к другому эа время I, равное и, производит работу, пропорциональную разности потенциалов  [c.185]

Новому взгляду на теплоту способствовали и дальнейшие открытия, подтверждавшие взаимосвязь различных видов энергии. Так, Фарадей (1791 —1867) открывает в 1831 г. электромагнитную индукцию. Русский академик Г. И. Гесс (1802—1850) опубликовывает в 1840 г. открытый им основной закон термохимии — так называемый закон Гесса (независимость теплового эффекта реакции от условий протекания реакции), представляющий собою закон сохранения и превращения энергии в химических явлениях. В 1844 г. русский академик Э. X. Ленц (1804—1865), исследуя тепловое действие электрического тока, открывает условия перехода электрической энергии в теплоту (закон Ленца — Джоуля).  [c.8]


При исследовании строения и свойств металлов и сплавов в широком диапазоне температур в вакууме или в защитных газовых средах нагрев образцов до заданных температур осуществляется различными методами, которые в первом приближении можно разделить на две группы. К первой группе следует отнести способы, при использовании которых нагрев производится внешними источниками тепла, передающими тепловую энергию образцу за счет радиационного излучения или теплопроводности. Во вторую группу входят методы нагрева за счет теплового действия электрического тока.  [c.72]

Исследуемые металлические образцы, помещенные в вакуум или в среду защитных газов, нагреваются также за счет теплового действия электрического тока, подводимого к ним непосредственно. По характеру передачи электрического тока к образцам можно выделить два основных способа контактный и бесконтактный. При контактном нагреве образец непосредственно присоединяют к источнику переменного тока промышленной частоты (50 Гц) низкого напряжения. Использование постоянного тока нерационально, поскольку вследствие электролиза может происходить перенос содержащихся в образце примесей, в частности углерода, что изменяет химический состав образца по его длине. Скорость контактного нагрева образца зависит от величины его электрического сопротивления и эффективного значения пропускаемого тока /дф, протекающего через образец. Количество выделяющегося в образце тепла может быть определено из уравнения Ленца—Джоуля  [c.75]

Электромеханический способ (рис. 73) нашел применение для восстановления размеров изношенных поверхностей, их упрочнения и размерно-чистовой обработки деталей. Сущность способа заключается в совместном тепловом действии электрического тока и пластического деформирования на восстанавливаемую деталь. В месте контакта инструмента с деталью выделяется тепло, количество которого можно подсчитать по формуле [6]  [c.229]

Тепловым действием электрического тока пользуются в электрических лампах накаливания, нагревательных приборах, для заш иты электрических цепей путем установки плавких или биметаллических предохранителей, а также в тепловых измерительных приборах.  [c.20]

Таким образом, анодно-механический способ обработки основан на использовании электрохимического и теплового действия электрического тока.  [c.651]

В зависимости от электрического режима анодно-механической обработки возникают различные процессы снятия металла с детали. При небольших напряжениях в цепи питания происходит процесс электромеханического (анодного) растворения металла (рис. 185), а при высоких напряжениях и большой силе тока развивается тепловое действие электрического тока. В последнем случае металл на обрабатываемой поверхности плавится и скорость снятия его  [c.336]


Нагрев осуществляется путем выделения тепла непосредственно внутри самих образцов (благодаря тепловому действию электрического тока, пропускаемого по образцам). При этом нагрев может быть осуществлен либо при прямом электрическом  [c.7]

Электротермическая запись основана на тепловом действии электрического тока. Для записи используют специальную бумагу, состоящую из трех слоев верхний слой содержит сернокислый цинк, средний — выполнен из черной бумаги, а нижний — металлический (алюминий). Металлическая игла или петля из вольфрамовой проволоки диаметром 0,3 мм перемещается по бумаге. При пропускании электрического тока между проволокой и металлическим слоем происходит излучение теплоты, частицы верхнего слоя взрываются и сгорают. Обнаженный второй слой обеспечивает хорошо видимую черную линию.  [c.261]

Тепловое действие электрического тока широко используется в технике и быту. Примерами применения теплового действия электрического тока могут служить металлургические электропечи, а также различные медицинские и бытовые нагревательные приборы, электрические лампочки и т. п.  [c.84]

Однако не всегда тепловое действие электрического тока приносит пользу. При неумелом и неправильном использовании электрического тока его тепловое действие может принести вред. Так, из-за перегрузки электрической сети сгорает изоляция проводов возникает короткое замыкание в обмотке электродвигателя, в результате перегрузки выходит из строя электродвигатель.  [c.84]

Индукционный нагрев металлических изделий основан на использовании явлений электромагнитной индукции, теплового действия электрического тока и поверхностного эффекта. Нагрев изделий, подлежащих закалке, осуществляется при помощи специальной установки (рис. 26), которая состоит из следующих основных элементов генератора высокой частоты 1, электродвигателя 2, трансформатора 3, индуктора 4, батареи конденсаторов 6. Сущность закалки токами высокой частоты заключается в том, что изделие 5, подвергающееся закалке, помещается в индуктор 4 с таким расчетом, чтобы между ним и индуктором был воздушный зазор в 2—4 мм. Ток высокой частоты от машинного генератора поступает в индуктор. Вокруг индуктора создается переменное магнитное поле, под воздействием которого в закаливаемом изделии индуктируются вихревые токи. Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная плотность тока будет сосредоточена на поверхностном слое изделия. Толщина слоя, по которому идет ток максимальной плотности, называется глубиной проникновения тока. Под действием индукционного тока поверхностный слой изделия быстро нагревается до закалочных температур, а сердцевина изделия нагревается до температур, лежащих ниже линии Р8К, благодаря чему в ней не происходит никаких структурных превращений и изменений механических  [c.47]

Закон сохранения материи и энергии, установленный Ломоносовым, был конкретизирован другими учеными. Так, акад. Г. Г. Гесс в 1840 г. сформулировал закон сохранения энергии для химических реакций. Ленц в 1844 г. дал формулировку закона сохранения и превращения энергии для теплового действия электрического тока,  [c.35]

ИЛИ других не было даже у одних и тех же исследователей Э. X. Ленц в плавании 1823—1826 гг. пользовался градусами Цельсия, а в 40-х годах при исследовании теплового действия электрических токов — градусами Реомюра.  [c.237]

О работе, производимой электрическим током, проще всего было бы судить по его тепловому действию, а именно чем большее количество тепла выделяет ток в проводнике, тем большую работу он производит. Однако это не всегда возможно, так как помимо теплового действия электрический ток может производить еще другие действия, как, например, механические, химические, магнитные и т. п.  [c.15]

В основе электроэрозионной обработки металлов лежит принцип теплового действия электрического тока. Электриче-скан анергия, подводимая к электродам, одним из которых является обрабатываемая деталь, а другим — инструмент, преобразуется в основном в тепловую энергию, расходуемую на плавление и испарение элементарных объемов материалов.  [c.30]


Широкое распространение получил индукционный нагрев токами высокой, повышенной и промышленной частот, в основу которого положено явление электромагнитной индукции, поверхностного эффекта и теплового действия электрического тока. Для этого нагрева применяются электромашинные, электроламповые и полупроводниковые высокочастотные генераторы (на тиристорах). При индукционном способе можно нагревать заготовки любых диаметров и любой длины как целиком, так и частично. Особенностью индукционного нагрева является также отсутствие непосредственной связи нагреваемого металла с источником электрической энергии, в связи с чем отпадает необходимость применения изоляции.  [c.89]

Тепловое действие электрического тока. При передаче электрической энергии по проводнику часть ее расходуется на преодоление сопротивления проводника. Проводник при этом нагревается, т. е. часть электрической энергии превращается в тепловую. Количество выделенного тепла зависит от величины тока, напряжения на зажимах потребителя и времени действия тока.  [c.6]

Предохранители. Простейшими аппаратами, обеспечивающими заш иту электрических цепей и электродвигателей от короткого замыкания, являются предо-хранители с плавкой вставкой. Принцип работы предохранителей с плавкой основан на тепловом действии электрического тока, протекающего по проводнику.  [c.99]

Рис, 9. Схемы нагрева деталей в вакууме за счет теплового действия электрического тока  [c.88]

Электроконтактный нагрев. Нагрев деталей ДСМ может быть осуществлен также и за счет использования теплового действия электрического тока, пропускаемого по самим деталям. По способу подвода электрического тока к деталям могут быть выделены два основных способа нагрева — контактный и бесконтактный. При контактном нагреве образец непосредственно присоединяют к источнику постоянного или переменного тока. Скорость контактного нагрева образца зависит при этом от величины электросопротивления образца Яд и эффективного значения тока /дф, ср, протекающего по образцу. Количество «тепла (кал), выделяющегося при этом, может быть определено из уравнения Джоуля—Ленца  [c.88]

Использование электричества, основанное на тепловом и химическом действиях электрического тока, получило распространение в промышленном объеме лишь в текущем столетии.  [c.117]

Электрические методы обработки металлов разделяются на электротермические, основанные на тепловом воздействии электрического тока, и электрохимические, основанные на химическом действии электрического тока.  [c.490]

Воздействие электрического тока на организм человека может иметь серьезные последствия. Действие электрического тока может быть тепловым (ожог), механическим (разрыв тканей, повреждение костей), химическим (электролизное действие). Кроме того, ток действует биологически, нарушая процессы, происходящие в живой материи.  [c.126]

Наиболее важными проявлениями действия электрического тока являются тепловое, химическое и магнитное.  [c.83]

Воздействие электрического тока на организм человека может иметь серьезные последствия для здоровья. Действие электрического тока может быть тепловым (ожог), механическим (разрыв тканей, повреждение ко-  [c.22]

Уже в 1841 — 1843 гг., проводя опыты по определению теплового действия электрического тока, Джоуль установил параллельно и величину механического эквивалента теплоты , причем точнее Майера — 460кГм/ккал. Сделал он это на установке, ставшей классической вода в бочке нагревалась вращением лопастей, и затем определялось соотношение между затраченной работой и полученным теплом. Заметим, что это соотношение выражает лишь связь между различными единицами измерения энергии, а отнюдь не величину некоего эквивалента , ибо по закону сохранени5 количества взаимопревра-щающихся видов энергии должны быть равны. Тем не менее и в большинстве современных вузовских учебни-  [c.120]

В некоторых установках требуется ввод в рабочую камеру электрического тока порядка сотен ампер сравнительно низкого напряжения. Это необходимо, например, для контактного электронагрева исследуемого образца под тепловым действием электрического тока. На рис. 23 в качестве примера приведен низковольтный многоамперный ввод с разъемными соединениями. Цифрой I обозначен электрод, выточенный из прутка красной меди и охлаждаемый изнутри пропускаемой по нему водой, проходящей по патрубкам 2 я 3 (стрелками обозначено направление движения воды). Приваренная к электроду накладка 4 служит для присоединения токоведу-62 щей шины, соединенной с питающим низковольтным трансформатором.  [c.62]

Соответст-венно этому электрические методы падразделяются на электрохимические — преимущественно использующие химическое действие электрического тока электротермические—преимущественно использующие тепловое действие электрического тока электромеханические — гареймущественно использующие механическое дейст1вие электрического поля или разряда.  [c.5]

Практически во всех жидкокристаллических фазах наблюдаются электрооптические эффекты, многие из которых находят пра7электрическим полем (ориентационные, или полевые эффекты), и эффекты, в которых помимо диэлектрических сил участвует проводимость ЖК, так называемые элек-трогидродипа.мические неустойчивости. Особое место занимают также эффекты, вызванные тепловым действием электрического тока, вернее, рассеянием электрической мощности, подводимой с помощью системы электродов к слою ЖК.  [c.84]

Электроискровой способ обработки основан на тепловом действии электрического тока и применяется для получения отверстий малых диа.метроз.  [c.156]

Со времени открытия тепловых действий электрическ. тока усовершенствование лампы накаливания проходило в следующих основных направлениях 1) в изыскании материалов для калильного тела, не изменяющих твердого состояния при возможно высоких i°, и 2) в направлении изыскания условий, при которых раскаленная нить не подвергалась бы разрушительному действию окружающей среды. В табл. 1 приведены важнейшие даты истории развития ламп накаливания.  [c.416]


Для определения единицы силы тока можно бьию бы воспользоваться люб)>1м действием электрического тока — тепловым, химическим, поидеромоторпым. Выбрали последнее, так как силовое взаимодействие токов по закону ANniepa  [c.118]

По электрическим свойствам все ферриты относятся к полупроводникам. Их применяют для магнитопрово-дов, работающих в слабых и сильных магнитных полях высокой частоты (до 100 МГц), и в импульсном режиме. Кроме радиотехники их также применяют для изготовления магнитных усилителей, сердечников трансформаторов и катушек индуктивности, деталей отклоняющих систем, статоров и роторов высокочастотных двигателей, сердечников быстродействующих реле, термомагнитных компенсаторов и т. д. Возможность применения ферритов в полях высокой частоты определяется главным образом их большим удельным электрическим сопротивлением, благодаря которому реактивное и тепловое действие вихревых токов получается незначительным даже у магнитопрово-дов сплошного сечения. По этой же причине индукция в ферритовых магни-топроводах может иметь даже большую величину, чем в магнитопроводах из  [c.189]


16.7: Электролиз: использование электричества для химии

До сих пор мы обсуждали, как можно производить электричество в результате химических реакций в батареях. Вместо этого некоторые реакции будут использовать электричество, чтобы вызвать реакцию. В этих реакциях реагентам передается электрическая энергия, заставляя их реагировать с образованием продуктов. Эти реакции имеют много применений. Например, электролиз — это процесс, который включает пропускание электричества через жидкость или раствор, чтобы вызвать реакцию.Реакции электролиза не будут идти, если в систему не будет подаваться энергия извне. В случае реакций электролиза энергия обеспечивается аккумулятором. Думайте об электролизе и электролитических элементах как о противоположности электрохимических элементов:

 

Электрохимические ячейки

Электролизеры

Преобразование энергии

Химическая → Электротехника

Электротехника → Химия

Самопроизвольная химическая реакция?

Да

Значение E°

Положительный

Отрицательный

В электрохимическом элементе спонтанная окислительно-восстановительная реакция используется для создания электрического тока; в электролитической ячейке произойдет обратное — потребуется электрический ток, чтобы вызвать несамопроизвольную химическую реакцию.Мы рассмотрим три примера электролитического процесса, продолжая наше обсуждение на самом базовом уровне: электролиз расплавленного хлорида натрия, электролиз воды и гальваническое покрытие.

Рисунок 16.7.1: Электрический ток проходит через воду, расщепляя воду на водород и кислород.

Если электроды, подключенные к клеммам батареи, поместить в жидкий хлорид натрия, ионы натрия будут мигрировать к отрицательному электроду и восстанавливаться, в то время как ионы хлорида мигрируют к положительному электроду и окисляются.-} \rightarrow 2 \ce{Na} + \ce{Cl_2}\]

При соответствующей обработке батареи можно добиться прочного прилипания металла, восстанавливаемого в процессе электролиза, к электроду. Использование электролиза для покрытия одного материала слоем металла называется гальванопокрытием . Обычно гальваническое покрытие используется для покрытия дешевого металла слоем более дорогого и более привлекательного металла. Многие люди покупают украшения, покрытые золотом. Иногда гальваническое покрытие используется для получения поверхностного металла, который является лучшим проводником электричества.Если вы хотите иметь свойства поверхности золота (привлекательную, устойчивую к коррозии или хорошую проводимость), но не хотите платить большие деньги за изготовление всего предмета из чистого золота, ответом может быть использование дешевого металла. чтобы сделать объект, а затем гальванопокрытие тонкого слоя золота на поверхности.

Рисунок 16.7.2: Серебряное покрытие.

Чтобы покрыть серебром такой предмет, как ложка (покрытое серебро дешевле, чем чистое серебро), ложка помещается на место катода в установке для электролиза с раствором нитрата серебра.При включении тока ионы серебра мигрируют через раствор, касаются катода (ложки) и прилипают к нему. При достаточном количестве времени и осторожности всю ложку можно покрыть слоем серебра. Анод для этой операции часто представлял собой большой кусок серебра, из которого окислялись ионы серебра, и эти ионы попадали в раствор.-}\]

Некоторый процент продаваемых золотых и серебряных украшений покрыт гальваническим покрытием.Точки соединения в электрических выключателях часто покрывают золотом для улучшения электропроводности, а большинство хромированных деталей в автомобилях имеют хромированное покрытие.

Электролиз расплавленного хлорида натрия

Если мы посмотрим на латинские корни слова «электролиз», то узнаем, что оно означает, по сути, «разбивать» ( lysis ) с помощью электричества. В нашем первом примере с электролитической ячейкой мы рассмотрим, как можно использовать электрический ток для разделения ионного соединения на его элементы.Следующее уравнение представляет расщепление NaCl ( l ) :

2NaCl ( л ) → 2Na ( л ) + Cl 2 (г)

Полуреакции, участвующие в этом процессе:

     

Э°

переходник 2Na + (л) + 2e → Na (s)  

-2.71 В

окисление Класс (л) → Класс 2 (г) + 2 e  

-1,36 В

     

необходимое напряжение сети

 

— 4.07В

Обратите внимание, что при суммировании полуреакций получается отрицательное напряжение (-4,07 В). Это говорит нам о том, что общая реакция будет НЕ самопроизвольной, и для ее протекания потребуется минимум 4,07 вольта.

Как мы увидим, наша установка будет иметь много общего с нашими электрохимическими элементами. Нам понадобятся электроды и электролит для проведения электрического тока.

В нашем примере с NaCl электроды будут просто проводить ток, но в остальном не будут непосредственно участвовать в реакции.Электролитом будет фактически расплавленный (расплавленный) NaCl. Электроды и электролит необходимы для проведения электрического тока. Необходимо использовать расплавленный NaCl, поскольку твердые ионные соединения не несут электрического заряда.

Некоторые ключевые отличия от установки электрохимической ячейки:

  • Две полуреакции не разделены солевым мостиком.
  • Потребуется электрохимическая ячейка (или другой источник электрического тока).

Другие важные элементы, на которые следует обратить внимание:

  • Анод электролизера является местом окисления, а катод — местом восстановления, как и в электрохимическом элементе.
  • В электрохимической ячейке анод отрицательный, а катод положительный, но в электролитической ячейке все наоборот: анод положительный, а катод отрицательный.

Внимательно изучите схему нашей установки, уделяя особое внимание прослеживанию пути электронов. Если электроны не замкнут цепь, реакция не произойдет.

    1. Электроны «производятся» в батарее на аноде, в месте окисления.
    2. Электроны покидают электрохимическую ячейку по внешней цепи.
    3. Эти отрицательные электроны создают отрицательный электрод в электролитической ячейке, который притягивает положительные ионы Na + в электролите. Ионы Na + соединяются со свободными электронами и восстанавливаются (2Na + + 2e → Na).
    4. Между тем, отрицательный Cl притягивается к положительному электроду электролитической ячейки. На этом электроде хлор окисляется, высвобождая электроны (Cl → Cl 2 + 2 e ).
    5. Эти электроны проходят через внешнюю цепь, возвращаясь в электрохимическую ячейку.

Электролиз воды

Наш второй пример электролиза и электролизеров связан с разложением воды. Мы обнаружим ситуацию, очень похожую на электролиз расплавленного NaCl. Следующее уравнение представляет собой разделение H 2 O ( l ) :

2H 2 O ( л ) → 2H 2( г ) + O 2 (г)

Может быть сложнее предсказать вовлеченные полуреакции, но они есть:

     

Э°

переходник 2H 2 O ( л ) + 2e → H 2 + 2 OH  

-0.83 В

окисление 2H 2 O ( л ) → O 2 + 4H + + 4e  

-1,23 В

  (см. примечание ниже для чистого уравнения)  

необходимое напряжение сети

 

— 2.06В

Настройка будет очень похожа на наш последний пример с некоторыми небольшими отличиями. Вода плохо несет заряд, поэтому в воду добавляют электролит. Можно использовать уксус, слабую кислоту (уксусную). Для сбора образующихся газообразных водорода и кислорода часто добавляют перевернутые пробирки, как показано на нашей диаграмме ниже.

Опять же, будьте особенно внимательны, чтобы проследить путь электронов. Если электроны не замкнут цепь, реакция не произойдет.

2H 2 O ( л ) + 2e → H 2( г ) + 2 OH — 3

(a02)

2H 2 O ( l ) → O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e

    1. Электроны «производятся» в батарее на аноде, в месте окисления.
    2. Электроны покидают электрохимическую ячейку по внешней цепи.
    3. Эти отрицательные электроны создают отрицательный электрод в электролитической ячейке, который вызывает восстановление воды.
      Обратите внимание, что область вокруг этого электрода станет основной, так как образуются ионы ОН .
    1. Тем временем вода положительного электрода будет подвергаться окислению.
    1. Электроны, образующиеся в процессе окисления, возвращаются в электрохимическую ячейку.

Примечание о сбалансированном уравнении электролиза воды:

Из полуреакций вы можете заметить, что сложение уравнений изначально не дает нам итогового уравнения:

2H 2 O ( л ) → 2H 2( г ) + O 2 (г)

После того, как вы сбалансируете электроны (умножив уравнение приведения на 2), вы обнаружите, что уравнения на самом деле дают в сумме:

6H 2 O ( L ) → 2H 2 ( г ) + O 2 (G) + 4H + (AQ) + 4 ОН (AQ AQ )

Ионы водорода и гидроксида объединятся с образованием 4 молей H 2 O ( l ) .Нахождение чистого количества H 2 O ( l ) дает нам окончательное уравнение:

2H 2 O ( л ) → 2H 2( г ) + O 2 (г)

Резюме

  • Электрохимические элементы состоят из анода и катода в двух отдельных растворах. Эти растворы соединены солевым мостиком и токопроводящей проволокой.
  • Электрический ток состоит из потока заряженных частиц.
  • Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом, а электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом.
  • В гальванике объект, подлежащий покрытию, делается катодом.

Словарь

  • Электрохимическая ячейка — Система электродов и ионных растворов, в которой используется окислительно-восстановительная реакция для производства электричества (также известная как батарея).
  • Электролиз — Химическая реакция, вызванная электрическим током.
  • Гальваническое покрытие — Процесс, в котором электролиз используется как средство покрытия объекта слоем металла.

Взносы и атрибуции

Эта страница была создана на основе контента следующих авторов и отредактирована (тематически или подробно) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, презентацией и качеством платформы:

Электрохимическая реакция – обзор

4.2.1 Электрохимические реакции, электрохимическая ячейка и изменение свободной энергии Гибба

Электрохимические реакции можно разделить как минимум на две полуреакции, каждая из которых включает потерю или приобретение электроны химическими частицами, которые в результате претерпевают изменения валентности.Полуреакции включают металлические поверхности, на которых (1) ионы металлов либо переходят в раствор, либо осаждаются из него, или (2) изменяется валентное состояние других частиц. Если полуреакции происходят на физически разделенных металлах в соответствующей проводящей среде (обычно в водном растворе), между ними обычно наблюдается разница в электрическом потенциале. Например, рассмотрим следующую коррозионную реакцию:

(4.1)Fe+2HCl→FeCl2+h3,

или, если принять во внимание ионизированные состояния HCl и FeCl 2 , эквивалентные реакции

( 4.2)Fe+2H++2Cl−→Fe2++2Cl−+h3

и

(4.3)Fe+2H+→Fe2++h3.

Реакция 4.3 представляет собой сумму следующих полуреакций:

(4.4)Fe→Fe2++2e−

и

(4.5)2H++2e−→h3,

, в которых железо, имеющее теряет электроны с образованием ионов двухвалентного железа, окисляется, а ионы водорода восстанавливаются до газообразного водорода. Теоретически эти две полуреакции можно вызвать на физически различных поверхностях, поместив железо в раствор ионов двухвалентного железа и платину, которая обычно химически инертна, в раствор ионов водорода, в который барботируют газообразный водород.Схема показана на рис. 4.1. Между двумя электродами указан пористый барьер, через который может происходить ионная электропроводность (но при минимальном перемешивании растворов). На этом переходе жидкость/жидкость существует разность потенциалов, но она обычно невелика по сравнению с другими разностями потенциалов и не будет рассматриваться в настоящем обсуждении.

Рисунок 4.1. Электрохимическая ячейка.

Полученный гальванический элемент (или батарея) будет иметь разность электрических потенциалов между металлическими электродами. 2–3 Эта разность потенциалов является функцией концентраций ионов Fe 2+ и H + и давления газообразного водорода при данной температуре. Если эти переменные приведены к единице активности (фактически единица моляльности для ионов в разбавленном растворе и давление в одну атмосферу для водорода), разность потенциалов в предельном идеализированном случае при 25 °C с электродами, не соединенными электрически, составляет 440 мВ, причем платина, на которой происходит водородная реакция, положительна.Отмечено, что когда два электрода электрически не соединены, каждая реакция полуэлемента находится в равновесии (Fe=Fe 2+ +2e и 2H + +2e=H 2 ). Важно отметить, что измерение разности потенциалов с помощью электрометра не представляет собой электрическое соединение, так как внутреннее сопротивление очень велико (>10 14 Ом) и практически отсутствует протекание тока. Кроме того, здесь делается предположение, что спонтанная водородная реакция на Fe пренебрежимо мала по сравнению с реакцией на Pt.Общая реакция (реакция 4.3) не произойдет до тех пор, пока два электрода не будут соединены извне, либо напрямую, либо через какое-либо устройство, использующее ток для выполнения работы.

Например, при подключении электродвигателя (рис. 4.1) электроны будут течь от железного электрода (при котором происходит результирующее окисление, Fe→Fe 2+ +2e) через двигатель к платиновому электроду ( при котором происходит чистое восстановление, 2H + +2e→H 2 ). (К сожалению, мы привыкли рассматривать электрический ток как поток положительного заряда от положительного вывода к отрицательному, прямо противоположному направлению потока электронов.) Если двигатель механически и электрически совершенен, то электрохимическая энергия, выделяемая реакцией клетки, приводит к эквивалентному количеству работы; в противном случае часть или вся эта энергия может быть рассеяна в виде тепла.

Максимальное количество работы, которое может быть получено на единицу реакции (т. е. на единицу общей реакции — здесь на моль железа), — это работа обратимого переноса электронов (электрического заряда) через разность потенциалов между электродами . Можно показать, что эта максимальная работа, w′r, равна уменьшению свободной энергии Гибба, ΔG реагировать , для общей реакции при постоянном давлении и температуре следующим образом: 4

(4.6)w′r=−ΔGакт.

Традиционный анализ электрических цепей предполагает, что положительное электричество (положительный заряд) течет как следствие разницы потенциалов. Если единица положительного заряда (с величиной, равной заряду электрона) обозначается как e + и c зарядов переносится на единицу реакции, то обратимая электрическая работа определяется выражением

(4.7)w′r =ce+Ecell,

, где E cell равно , определенному , например, как положительное, когда работа w’ выполняется в результате спонтанной реакции (т.д., работа, совершаемая системой). Если каждый символ химического вещества в реакции интерпретируется как представляющий моль вещества, то в данном примере единица реакции включает один моль или число Авогадро (N o ) атомов железа, что дает 2N o заряда после реакции. В общем случае c=nN o , где n — количество молей единичных зарядов (электронов), переносимых на единицу реакции. Таким образом, обратимая электрическая работа равна

(4.8)w′r=nNoe+Ecell

(4.9)w′r=nFEcell,

где N o e + =F – постоянная Фарадея или абсолютная величина заряда N o электронов. Подстановка уравнения 4.9 в уравнение 4.6 дает

(4.10) ∆Greact=-nFEcell.

Поскольку E ячейка определена как положительная для спонтанной реакции, это уравнение правильно выражает уменьшение свободной энергии Гибба (отрицательное значение ΔG реагирует ), что является термодинамическим критерием спонтанной реакции при постоянной температуре и давление.

Электрохимическая ячейка, такая как изображенная на рис. 4.1, будет иметь разность потенциалов, Е ячейка , между металлическими проводниками, выступающими из раствора (т. е. Fe и Pt). Эта разница потенциалов является следствием электрохимической реакции на каждой границе раздела металл/раствор и сопутствующей разности потенциалов, установленной на каждой границе раздела. Если бы можно было измерить эти отдельные разности потенциалов на границе раздела, то можно было бы рассчитать потенциал ячейки для любой комбинации электрохимических реакций.

К сожалению, разность потенциалов на одной границе раздела металл/раствор нельзя измерить напрямую, поскольку металлический зонд электрометра, используемого для измерения разности потенциалов, при контакте с раствором вводит другую границу раздела металл/раствор. Следовательно, электрометр покажет только разность потенциалов между исследуемым металлом и металлическим зондом, находящимся в контакте с тем же раствором. Практическое решение этой дилеммы обеспечивается путем выбора одной из нескольких конкретных комбинаций металл/вода-среда, которые дадут хорошо воспроизводимую разность потенциалов на границе раздела и, следовательно, будут функционировать в качестве стандартного электрода сравнения.В частности, эти комбинации называются стандартными эталонными полуячейками, поскольку их необходимо использовать вместе с исследуемым металлом для получения полной электрохимической ячейки, с металлическими контактами между которыми можно определить разность потенциалов.

Принятым первичным электродом сравнения является водородный полуэлемент, описанный в связи с рис. 4.1. 5 Он состоит из платины (которая служит инертным проводником), находящейся в контакте с раствором при 25 °C, насыщенного газообразным водородом при давлении в одну атмосферу и содержащего ионы водорода при pH=0 (активность ионов водорода, Н+ = 1).На практике стандартный водородный электрод (SHE) в основном используется для калибровки вторичных электродов сравнения, которые более удобны в использовании. Двумя распространенными электродами сравнения являются насыщенный каломельный электрод (SCE) или полуэлемент ртути/насыщенного хлорида ртути с потенциалом +241 мВ относительно SHE, и полуэлемент серебра/насыщенного хлорида серебра с относительным потенциал +196 мВ. Оба этих электрода насыщены хлоридом калия для поддержания постоянной концентрации хлорида и, следовательно, концентрации ионов металлов.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Как действует химиотерапия? | Виды химиотерапии

Для лечения рака используется множество различных видов химиотерапии или химиопрепаратов — отдельно или в сочетании с другими лекарствами или методами лечения. Эти лекарства сильно различаются по своему химическому составу (из чего они сделаны), способу их назначения и приема, их эффективности при лечении определенных видов рака и побочным эффектам, которые они могут иметь.

Важно знать, что не все лекарства и препараты для лечения рака действуют одинаково.Другие лекарства для лечения рака действуют иначе, например, таргетная терапия, гормональная терапия и иммунотерапия. Информация ниже описывает, как работает традиционная или стандартная химиотерапия.

Химиотерапия воздействует на клеточный цикл

Каждый раз, когда формируется любая новая клетка, она проходит обычный процесс, чтобы стать полностью функционирующей (или зрелой) клеткой. Этот процесс включает ряд фаз и называется клеточным циклом .

Химиотерапевтические препараты воздействуют на клетки на разных фазах клеточного цикла.Понимание того, как работают эти препараты, помогает врачам прогнозировать, какие препараты будут хорошо работать вместе. Врачи также могут планировать, как часто следует вводить дозы каждого препарата, исходя из сроков клеточных фаз.

Раковые клетки имеют тенденцию образовывать новые клетки быстрее, чем нормальные клетки, и это делает их лучшей мишенью для химиотерапевтических препаратов. Однако химиопрепараты не могут отличить здоровые клетки от раковых. Это означает, что нормальные клетки повреждаются вместе с раковыми клетками, что вызывает побочные эффекты.Каждый раз, когда назначается химиотерапия, это означает попытку найти баланс между уничтожением раковых клеток (чтобы вылечить или контролировать болезнь) и сохранением нормальных клеток (чтобы уменьшить побочные эффекты).

Хорошая новость заключается в том, что большинство нормальных клеток со временем восстанавливаются после химиотерапии. Но раковые клетки — это мутировавшие (не нормальные) клетки, и они обычно не восстанавливаются после химиотерапии. Вот почему химиотерапия хорошо убивает многие типы раковых клеток.

Типы химиопрепаратов

Химиопрепараты можно сгруппировать по тому, как они действуют, по их химической структуре и взаимосвязи с другими препаратами.Некоторые препараты действуют более чем одним способом и могут принадлежать более чем к одной группе. (Примечание: здесь перечислены не все химиотерапевтические препараты.)

Знание того, как действует лекарство, важно для прогнозирования его побочных эффектов. Это помогает врачам решить, какие препараты будут хорошо работать вместе. Если будет использоваться более одного препарата, эта информация также поможет им точно спланировать, когда следует давать каждый из препаратов (в каком порядке и как часто).

Алкилирующие агенты

Алкилирующие агенты препятствуют размножению клетки (копированию самой себя), повреждая ее ДНК.Эти препараты действуют на всех фазах клеточного цикла и используются для лечения многих различных видов рака, включая рак легких, молочной железы и яичников, а также лейкемию, лимфому, болезнь Ходжкина, множественную миелому и саркому.

Поскольку эти препараты повреждают ДНК, они могут воздействовать на клетки костного мозга, которые производят новые клетки крови. В редких случаях это может привести к лейкемии. Риск лейкемии от алкилирующих агентов «зависит от дозы», что означает, что риск невелик при более низких дозах, но возрастает по мере увеличения общего количества используемого препарата.Риск лейкемии после приема алкилирующих агентов наиболее высок примерно через 5–10 лет после лечения.

Примеры алкилирующих агентов включают:

  • Альтретамин
  • Бендамустин
  • Бусульфан
  • Карбоплатин
  • Кармустин
  • Хлорамбуцил
  • Цисплатин
  • Циклофосфан
  • Дакарбазин
  • Ифосфамид
  • Ломустин
  • Мехлорэтамин
  • Мелфалан
  • Оксалиплатин
  • Темозоломид
  • Тиотепа
  • Трабекедв
Нитромочевина

Нитромочевины представляют собой группу алкилирующих агентов, обладающих особым действием.Другие перечисленные выше алкилирующие агенты не могут попасть в мозг, но нитромочевины могут это сделать. Они могут проникать в мозг, потому что способны преодолевать область, известную как гематоэнцефалический барьер, особую область, которая удерживает большинство лекарств от попадания в мозг. Это действие делает эти препараты полезными при лечении некоторых видов опухолей головного мозга.

Примеры нитрозомочевины включают:

  • Кармустин
  • Ломустин
  • Стрептозоцин

Антиметаболиты

Антиметаболиты взаимодействуют с ДНК и РНК, действуя в качестве замены обычных строительных блоков РНК и ДНК.Когда это происходит, ДНК не может копировать себя, и клетка не может воспроизводиться. Они обычно используются для лечения лейкемии, рака молочной железы, яичников и желудочно-кишечного тракта, а также других видов рака.

Примеры антиметаболитов включают:

  • Азацитидин
  • 5-фторурацил (5-ФУ)
  • 6-меркаптопурин (6-МП)
  • Капецитабин (Кселода)
  • Кладрибин
  • Клофарабин
  • Цитарабин (Ара-С)
  • Децитабин
  • Флоксуридин
  • Флударабин
  • Гемцитабин (Гемзар)
  • Гидроксимочевина
  • Метотрексат
  • Неларабин
  • Пеметрексед (Алимта)
  • Пентостатин
  • Пралатрексат
  • Тиогуанин
  • Комбинация трифлуридин/типирацил

Противоопухолевые антибиотики

Эти препараты не похожи на антибиотики, используемые для лечения инфекций.Они работают, изменяя ДНК внутри раковых клеток, чтобы предотвратить их рост и размножение.

Антрациклины: Антрациклины являются противоопухолевыми антибиотиками, которые воздействуют на ферменты, участвующие в копировании ДНК во время клеточного цикла. Они связываются с ДНК, поэтому она не может создавать свои копии, а клетка не может воспроизводиться. (Ферменты — это белки, которые запускают, помогают или ускоряют скорость химических реакций в клетках.) Они широко используются для лечения различных видов рака.

Примеры антрациклинов включают:

  • Даунорубицин
  • Доксорубицин (адриамицин)
  • Доксорубицин липосомальный
  • Эпирубицин
  • Идарубицин
  • Валрубицин

Основная проблема при назначении этих препаратов заключается в том, что они могут необратимо повредить сердце, если их давать в больших дозах.По этой причине для этих препаратов часто устанавливаются пожизненные пределы дозы (также называемые кумулятивной дозой ).

Противоопухолевые антибиотики, не являющиеся антрациклинами, включают:

  • Блеомицин
  • Дактиномицин
  • Митомицин-С
  • Митоксантрон (также действует как ингибитор топоизомеразы II, см. ниже)

Ингибиторы топоизомеразы

Эти препараты также называют растительными алкалоидами . Они взаимодействуют с ферментами, называемыми топоизомеразами , которые помогают разделять нити ДНК, чтобы их можно было копировать.(Ферменты — это белки, которые вызывают химические реакции в живых клетках.) Ингибиторы топоизомеразы используются для лечения некоторых лейкозов, а также рака легких, яичников, желудочно-кишечного тракта, толстой кишки и поджелудочной железы.

Ингибиторы топоизомеразы сгруппированы в зависимости от типа фермента, на который они воздействуют:

Ингибиторы топоизомеразы I (также называемые камптотецинами ) включают:

  • Иринотекан
  • Иринотекан липосомальный
  • Топотекан

Ингибиторы топоизомеразы II (также называемые эпиподофиллотоксинами ) включают:

  • Этопозид (ВП-16)
  • Митоксантрон (также действует как противоопухолевый антибиотик )
  • Тенипозид

Ингибиторы топоизомеразы II могут повышать риск возникновения второго рака.

Митотические ингибиторы

Митотические ингибиторы также называются растительными алкалоидами . Это соединения, полученные из натуральных продуктов, таких как растения. Они работают, останавливая деление клеток для образования новых клеток, но могут повреждать клетки на всех этапах, не давая ферментам вырабатывать белки, необходимые для размножения клеток.

Примеры митотических ингибиторов включают таксаны и алкалоиды барвинка.

  • Таксаны включают:
    • Кабазитаксел
    • Доцетаксел
    • Наб-паклитаксел
    • Паклитаксел
  • Алкалоиды барвинка включают:
    • Винбластин
    • Винкристин
    • Винкристин липосомальный
    • Винорелбин

Они используются для лечения многих различных видов рака, включая рак молочной железы, легких, миеломы, лимфомы и лейкозы.Эти препараты могут вызвать повреждение нервов, что может ограничить количество, которое можно давать.

Кортикостероиды

Кортикостероиды, часто называемые просто стероидами , представляют собой природные гормоны и гормоноподобные препараты, которые полезны при лечении многих видов рака, а также других заболеваний. Когда эти препараты используются как часть лечения рака, они считаются химиотерапевтическими препаратами.

Примеры кортикостероидов включают:

  • Преднизолон
  • Метилпреднизолон
  • Дексаметазон

Стероиды также широко используются для предотвращения тошноты и рвоты, вызванных химиотерапией.Они используются перед некоторыми видами химиотерапии, чтобы предотвратить тяжелые аллергические реакции.

Другие химиотерапевтические препараты

Некоторые химиотерапевтические препараты действуют несколько иначе и не вписываются ни в одну из других категорий. Вот несколько примеров:

  • Полностью транс-ретиноевая кислота
  • Триоксид мышьяка
  • Аспарагиназа
  • Эрибулин
  • Гидроксимочевина
  • Иксабепилон
  • Митотане
  • Омацетаксин
  • Пегаспаргаз
  • Прокарбазин
  • Ромидепсин
  • Вориностат

Другие виды лекарств, используемых для лечения рака

Другие лекарства и биологические методы лечения используются для лечения рака, но не считаются химиотерапией.Они часто имеют другие побочные эффекты, чем химиотерапия. Многие из них используются вместе с хирургией, химиотерапией или лучевой терапией.

Таргетная терапия

Таргетная терапия работает путем обнаружения определенных веществ, называемых белками или рецепторами , которые есть у некоторых раковых клеток. Препарат точно нацелен на белок или рецептор, поэтому лекарства не влияют на нормальные клетки. Это отличается от того, как работают традиционные химиотерапевтические препараты. Таргетные препараты могут использоваться в качестве основного лечения рака или их можно использовать после лечения, чтобы держать рак под контролем или предотвратить его рецидив.

Чтобы узнать больше, см. Таргетную терапию.

Гормональная терапия

Препараты этой категории воздействуют на различные действия гормонов, вызывающих рост некоторых видов рака. Эти препараты используются для замедления роста некоторых видов рака молочной железы, предстательной железы и эндометрия (матки), которые обычно растут в ответ на естественные половые гормоны в организме. Они работают, делая раковые клетки неспособными использовать гормон, необходимый им для роста, или препятствуя выработке гормона организмом.

Иммунотерапия

Иммунотерапия — это тип лечения, при котором используются лекарства для повышения или изменения иммунной системы человека. Эти препараты используются при определенных видах рака, чтобы помочь иммунной системе пациента распознать раковые клетки и атаковать их.

Чтобы узнать больше, см. Иммунотерапия.

Основы зеленой химии | Агентство по охране окружающей среды США

На этой странице:

Определение зеленой химии

Зеленая химия — это разработка химических продуктов и процессов, которые сокращают или исключают использование или образование опасных веществ.Зеленая химия применяется на протяжении всего жизненного цикла химического продукта, включая его разработку, производство, использование и окончательную утилизацию. Зеленая химия также известна как устойчивая химия.

Зеленая химия:

  • Предотвращает загрязнение на молекулярном уровне
  • Это философия, применимая ко всем областям химии, а не к одной дисциплине химии
  • Применяет инновационные научные решения для решения реальных экологических проблем
  • Приводит к уменьшению количества источников, поскольку предотвращает образование загрязнения
  • Снижает негативное воздействие химических продуктов и процессов на здоровье человека и окружающую среду
  • Уменьшает, а иногда и устраняет опасность существующих продуктов и процессов
  • Разрабатывает химические продукты и процессы для снижения присущих им опасностей

Чем зеленая химия отличается от очистки от загрязнения

Зеленая химия уменьшает загрязнение в его источнике, минимизируя или устраняя опасность химического сырья, реагентов, растворителей и продуктов.

Это отличается от очистки от загрязнения (также называемой ремедиацией), которая включает в себя очистку потоков отходов (очистку на конце трубы) или очистку от разливов в окружающую среду и других выбросов. Реабилитация может включать отделение опасных химических веществ от других материалов, а затем их обработку, чтобы они больше не были опасными, или их концентрацию для безопасной утилизации. Большинство мероприятий по восстановлению не связаны с зеленой химией. Восстановление удаляет опасные материалы из окружающей среды; с другой стороны, зеленая химия в первую очередь не допускает попадания опасных материалов в окружающую среду.

Если технология снижает или устраняет использование опасных химических веществ, используемых для очистки от загрязнителей окружающей среды, эта технология будет считаться технологией «зеленой химии». Одним из примеров является замена опасного сорбента [химического вещества], используемого для улавливания ртути из воздуха для безопасного удаления, на эффективный, но неопасный сорбент. Использование неопасного сорбента означает, что опасный сорбент никогда не будет производиться, и поэтому технология восстановления соответствует определению «зеленой химии».

12 принципов зеленой химии

Эти принципы демонстрируют широту концепции зеленой химии:

1.Предотвращение отходов : Разработка химических синтезов для предотвращения отходов. Не оставляйте отходов для обработки или очистки.

2. Максимальная экономия атома : Разработка синтезов таким образом, чтобы конечный продукт содержал максимальную долю исходных материалов. Отбрасывать мало или совсем не тратить атомы.

3. Разработка менее опасных химических синтезов : Разработка синтезов для использования и производства веществ с небольшой токсичностью или без токсичности для человека или окружающей среды.

4. Разработка более безопасных химикатов и продуктов : Разработка химических продуктов, которые полностью эффективны, но малотоксичны или совсем не токсичны.

5. Используйте более безопасные растворители и условия реакции : Избегайте использования растворителей, разделительных агентов или других вспомогательных химикатов. Если вы должны использовать эти химикаты, используйте более безопасные.

6. Повышение энергоэффективности : По возможности проводить химические реакции при комнатной температуре и давлении.

7. Используйте возобновляемое сырье : Используйте исходные материалы (также известные как сырье), которые являются возобновляемыми, а не истощаемыми. Источником возобновляемого сырья часто являются сельскохозяйственные продукты или отходы других процессов; источником истощаемого сырья часто является ископаемое топливо (нефть, природный газ или уголь) или добыча полезных ископаемых.

8. Избегайте химических производных : По возможности избегайте использования блокирующих или защитных групп или любых временных модификаций. Производные используют дополнительные реагенты и производят отходы.

9. Используйте катализаторы, а не стехиометрические реагенты : Сведите к минимуму отходы, используя каталитические реакции. Катализаторы эффективны в небольших количествах и могут многократно проводить одну и ту же реакцию. Они предпочтительнее стехиометрических реагентов, которые используются в избытке и проводят реакцию только один раз.

10. Химические вещества и продукты, разлагающиеся после использования : Химические продукты, разлагающиеся после использования на безвредные вещества, чтобы они не накапливались в окружающей среде.

11. Анализ в режиме реального времени для предотвращения загрязнения : Включите мониторинг и контроль в процессе синтеза в режиме реального времени, чтобы свести к минимуму или исключить образование побочных продуктов.

12. Свести к минимуму вероятность аварий : Разработать химические вещества и их физические формы (твердые, жидкие или газообразные) таким образом, чтобы свести к минимуму вероятность химических аварий, включая взрывы, пожары и выбросы в окружающую среду.

Двенадцать закладок с принципами зеленой химии

Загрузите одностороннюю или двустороннюю закладку с двенадцатью принципами зеленой химии.

Зеленая химия уходит своими корнями в Закон о предотвращении загрязнения 1990 года

Прекращение создания загрязнения в первую очередь стало официальной политикой Америки в 1990 году, когда был принят Федеральный закон о предотвращении загрязнения.

Закон определяет сокращение источника как любую практику, которая:

  • Уменьшает количество любого опасного вещества, загрязняющего вещества или загрязняющего вещества, попадающего в любой поток отходов или иным образом выбрасываемого в окружающую среду (включая летучие выбросы) до переработки, обработки, или утилизации.
  • Снижает опасность для здоровья населения и окружающей среды, связанную с выбросом таких веществ, загрязнителей или загрязняющих веществ.

Термин «уменьшение источника» включает:

  • Модификации оборудования или технологии
  • Модификации процесса или процедур
  • Модификации, изменение состава или изменение конструкции продуктов
  • Замена сырья
  • Улучшения в ведении домашнего хозяйства, обслуживании, обучении или управлении запасами

Раздел 2 Закона о предотвращении загрязнения устанавливает иерархию предотвращения загрязнения, глася:

  • Настоящим Конгресс объявляет национальной политикой Соединенных Штатов, что загрязнение должно предотвращаться или уменьшаться в источнике, когда это возможно;
  • Загрязнение, которое невозможно предотвратить, должно быть переработано экологически безопасным способом, когда это возможно;
  • Загрязнение, которое нельзя предотвратить или переработать, следует обрабатывать безопасным для окружающей среды способом, когда это возможно;
  • Утилизация или другой выброс в окружающую среду должны применяться только в качестве крайней меры и должны осуществляться безопасным для окружающей среды способом.

Зеленая химия направлена ​​на разработку и производство конкурентоспособных по стоимости химических продуктов и процессов, которые достигают самого высокого уровня иерархии предотвращения загрязнения за счет уменьшения загрязнения в его источнике.

Для тех, кто создает и использует зеленую химию, иерархия выглядит следующим образом:

  1. Снижение источников и предотвращение химических опасностей
    • Разработка химических продуктов, менее опасных для здоровья человека и окружающей среды*
    • Производство химических продуктов из сырья, реагентов и растворителей, менее опасных для здоровья человека и окружающей среды*
    • Разработка синтезов и других процессов с уменьшением количества химических отходов или даже без них
    • Разработка синтезов и других процессов, использующих меньше энергии или воды
    • Использование сырья, полученного из ежегодно возобновляемых ресурсов или из обильных отходов
    • Разработка химических продуктов для повторного использования или переработки
    • Повторное использование или переработка химикатов
  2. Обработка химикатов, чтобы сделать их менее опасными перед утилизацией
  3. Безопасная утилизация необработанных химикатов и только в том случае, если другие варианты невозможны

*Химические вещества, менее опасные для здоровья человека и окружающей среды:

  • Менее токсичные для организмов
  • Менее вреден для экосистем
  • Не стойкий или биоаккумулятивный в организмах или окружающей среде
  • Более безопасны в обращении и использовании, поскольку они не воспламеняются и не взрывоопасны

Химическое оружие: часто задаваемые вопросы

Контактное лицо: Дэрил Кимбалл, исполнительный директор, 202-463-8270 доб.107; Келси Давенпорт, директор по политике нераспространения, 202-463-8270 доб. 102.

Последнее рассмотрение: август 2020 г.

Использование и хранение химического оружия запрещено международным правом. Тем не менее, несколько стран продолжают поддерживать активные программы химического оружия, несмотря на преобладающие нормы против использования химического оружия и международные усилия по уничтожению существующих запасов.

Ниже приведены основные ответы на часто задаваемые вопросы, касающиеся различных типов химического оружия и систем доставки, истории использования химического оружия, международно-правовых режимов, направленных на сдерживание использования и накопления химического оружия, а также текущих усилий по поддающемуся проверке уничтожению химического оружия. арсеналы оружия.

I. Что такое химическое оружие?
II. Как осуществляется доставка химического оружия?
III. Когда применялось химическое оружие?
IV. Запрещено ли химическое оружие?
V. Что такое средства борьбы с беспорядками? Каков статус агентов по борьбе с беспорядками в соответствии с КХО?
VI. У кого есть химическое оружие?
VII. Как уничтожается химическое оружие?

I. Что такое химическое оружие?

Химическое оружие — это любое токсичное химическое вещество, которое может привести к смерти, ранению, потере трудоспособности и сенсорному раздражению, приводимое в действие с помощью системы доставки, такой как артиллерийский снаряд, ракета или баллистическая ракета.Химическое оружие считается оружием массового уничтожения, и его применение в вооруженных конфликтах является нарушением международного права.

Основные формы химического оружия включают нервно-паралитические отравляющие вещества, отравляющие вещества, вызывающие образование нарывов, удушающие вещества и отравляющие кровь вещества. Эти агенты классифицируются в зависимости от того, как они влияют на организм человека.

Отравляющие вещества нервно-паралитического действия. Обычно считающиеся наиболее смертоносными из различных категорий химического оружия, нервно-паралитические вещества – в жидкой или газообразной форме – могут вдыхаться или всасываться через кожу.Отравляющие вещества нервно-паралитического действия подавляют дыхательную и сердечно-сосудистую функции организма, вызывая серьезные повреждения центральной нервной системы и могут привести к смерти. К наиболее распространенным нервно-паралитическим отравляющим веществам относятся зарин, зоман и VX.

Блистерные агенты. Нарывные агенты могут быть в форме газа, аэрозоля или жидкости и вызывать сильные ожоги и образование волдырей на коже. Они также могут вызывать осложнения в дыхательной системе при вдыхании и желудочно-кишечном тракте при попадании внутрь. Обычные формы отравляющих веществ нарывов включают сернистый иприт, азотистый иприт, люизит и фосгеноксимин.

Удушающие средства. Удушающие агенты представляют собой химические токсины, которые при вдыхании непосредственно воздействуют на дыхательную систему организма и вызывают дыхательную недостаточность. Обычные формы удушающих агентов включают фосген, хлор и хлорпикрин.

Агенты крови. Агенты крови нарушают способность организма использовать и переносить кислород через кровоток. Агенты крови обычно вдыхаются, а затем всасываются в кровоток. Обычные формы агентов крови включают хлористый водород и хлорид цианогена.

Средства подавления беспорядков, такие как слезоточивый газ, считаются химическим оружием, если они используются в качестве метода ведения войны. Государства могут на законных основаниях владеть средствами подавления беспорядков и использовать их для внутренних правоохранительных целей, но государства, являющиеся членами Конвенции о химическом оружии, должны заявить, какой тип средств подавления беспорядков у них есть.

II. Как осуществляется доставка химического оружия?

Химическая атака состоит из двух фаз: доставки и распространения. Фаза доставки относится к запуску ракеты, бомбы или артиллерийского снаряда.Фаза распространения включает рассеивание химического агента из оружия.

Химическое оружие может быть доставлено с помощью различных механизмов, включая, помимо прочего; баллистические ракеты, авиабомбы, реактивные снаряды, артиллерийские снаряды, аэрозольные баллончики, фугасы и минометы.

Артиллерийские снаряды

— обычные снаряды, переделанные для рассеивания химического оружия. Рассеивание наиболее традиционного средства доставки отравляющих веществ происходит с помощью заряда взрывчатого вещества, который выбрасывает отравляющее вещество в боковом направлении.

Системы доставки по воздуху могут быть развернуты с помощью гравитационных бомб, распылительных баков или ракет. Гравитационные бомбы с наземным детонированием и взрывом в воздухе обычно доставляются с помощью самолетов с неподвижным крылом, в то время как вертолеты традиционно используются с распылительными баками и ракетами.

Баллистические ракеты, несущие химическое оружие – через заправочный бак или суббоеприпасы – используют воздушный взрыв для рассеивания отравляющих веществ на большой площади. Применение суббоеприпасов увеличивает площадь рассеивания отравляющих веществ.По сравнению с другими системами доставки баллистические ракеты расширяют круг целей, которые комбатанты могут поражать химическим оружием. Однако использование взрывчатых веществ для рассеивания отравляющего вещества снижает эффективность оружия в боевых условиях.

Крылатые ракеты. В отличие от баллистических ракет, которые используют взрывчатые вещества для сброса отравляющего вещества, крылатые ракеты могут рассеивать отравляющие вещества постепенно и контролируемо.

Беспилотные летательные аппараты или БПЛА

— еще одна платформа, которую комбатанты могут использовать для распыления отравляющих веществ.Как и крылатые ракеты, БПЛА являются идеальными платформами для более медленного распространения из-за контролируемых скоростей и рассредоточения по большой территории. БПЛА могут летать ниже уровня обнаружения радаров и менять направление, что позволяет перенацеливать их во время полета.

Распространение является наиболее важным этапом химического оружия и обычно определяет его эффективность. Как правило, распространение осуществляется с помощью взрывчатых веществ, которые выбрасывают агент в боковом направлении. Другие формы распространения включают аэродинамическое распространение, невзрывной механизм доставки, который развертывает химический агент через линии рассеивания.

III. Когда применялось химическое оружие?

Использование вредных химикатов в военных действиях, личных нападениях и убийствах восходит к столетиям, но рост промышленного производства химикатов в конце 19-го века открыл двери для более массового использования химических веществ в бою. Первое крупное применение химикатов на поле боя произошло во время Первой мировой войны, когда Германия выпустила газообразный хлор из баллонов под давлением в апреле 1915 года в Ипре, Бельгия. По иронии судьбы, это нападение технически не нарушило Декларацию Гаагской мирной конференции 1899 года, первую международную попытку ограничить использование химических веществ в войне, которая запрещала только «использование снарядов, единственной целью которых является распространение удушливых или вредных газов.Историки подсчитали, что с введением в 1917 г. ипритов от химического оружия и отравляющих веществ было ранено около миллиона солдат и убито 100 000 человек во время войны 1914-1918 гг.

Женевский протокол 1925 г. был направлен на запрещение применения биологического и химического оружия, но многие подписавшие его стороны присоединились к нему с серьезными оговорками. Китай, Франция, Советский Союз и Великобритания присоединились в 1920-х годах, но Япония не присоединялась до 1970 года, а Соединенные Штаты — до 1975 года. В период между двумя мировыми войнами поступил ряд сообщений об использовании химического оружия. в региональных конфликтах: Марокко в 1923-1926 гг., Триполитания (Ливия) в 1930 г., Синьцзян (Китай) в 1934 г., Абиссиния (Эфиопия) в 1935-1940 гг., Маньчжурия (Китай) в 1937-1942 гг.Во время Второй мировой войны химическое оружие не применялось на поле боя, за исключением китайско-японского конфликта, и как президент Франклин Рузвельт, так и лидер Германии Адольф Гитлер публично заявили, что они лично против первого применения химического оружия. Однако Германия действительно использовала смертоносные химические вещества в газовых камерах Холокоста.

Большинство крупных держав во время Второй мировой войны разработали, произвели и накопили большое количество химического оружия во время войны. После окончания войны в 1945 году поступали лишь отдельные сообщения об ограниченном применении химического оружия, в том числе во время Йеменской войны 1963-1967 годов, когда Египет бомбил йеменские деревни, в результате чего погибло около 1500 человек.Соединенные Штаты активно использовали гербициды, такие как Agent Orange и слезоточивый газ, во время войны во Вьетнаме в 1960-х годах; хотя такие химические вещества не подпадают под действие Конвенции о химическом оружии (КХО), некоторые наблюдатели расценили это как химическое оружие. Ирак применял химическое оружие в ирано-иракской войне 1980–1988 годов и против курдов в Халабдже в 1988 году. Эти два случая вызвали широкое общественное несогласие с ужасами и неизбирательным характером смертоносных химических веществ и, безусловно, способствовали продвижению переговоров по КХО, которые начались в начала 1980-х годов, до их завершения в 1992 году.

Дополнительную информацию об истории химического оружия см. в статье «Отмена химического оружия: прогресс, вызовы и возможности» в ноябрьском номере Arms Control Today за 2010 год.

Применение нервно-паралитического вещества зарина японской террористической группой «Аум Синрикё» в июне 1994 г. в Мацумото, Япония, и снова 20 марта 1995 г. в токийском метро, ​​в результате чего 19 человек погибли и около 5000 получили ранения, потенциальная угроза намерения негосударственных субъектов применить оружие массового уничтожения.Первая официальная инспекция Соединенными Штатами на месте российских запасов химического оружия в Курганской области вдоль границы с Казахстаном в июле 1994 года показала, что российские арсеналы химического оружия оставляют желать лучшего с точки зрения защиты от кражи, утечки и терроризма.

Иракские повстанцы в последние годы соединили цистерны с газообразным хлором с помощью самодельных взрывных устройств, но без особого успеха. Поступали сообщения о возможном ограниченном применении отравляющих веществ повстанцами Талибана в Афганистане и турецкими войсками против курдских повстанцев на востоке Турции, но эти утверждения остаются бездоказательными.В публичных заявлениях Усама бен Ладен и «Аль-Каида» угрожали применить ядерное, химическое, биологическое и радиологическое оружие.

В Сирии разведывательные отчеты Соединенных Штатов, Соединенного Королевства и Франции оценивают, что режим Асада неоднократно применял химическое оружие против сил оппозиции с 2012 года, включая нападение в Гуте в августе 2013 года за пределами Дамаска, в результате которого погибло более более 1400 человек. Совместный следственный механизм ООН-ОЗХО (JIM) установил, что сирийское правительство несет ответственность за многочисленные атаки с применением химического оружия, в том числе в апреле 2014 г., марте 2015 г., марте 2016 г. и апреле 2017 г., а Исламское государство несет ответственность за атаки с применением химического оружия в августе 2015 г. и сентябре 2016 г. .Группа по расследованию и идентификации ОЗХО также приписала сирийским ВВС серию химических атак в марте 2017 года. Сообщения о применении химического оружия в Сирии продолжают поступать. Полную хронологию применения химического оружия Сирией см. в разделе Хронология сирийской деятельности по химическому оружию, 2012–2020 гг.

Курдские и иракские вооруженные силы утверждают, что Исламское государство использовало газообразный хлор в ходе атак в Ираке в декабре 2014 г. и марте 2015 г., но эти сообщения не были проверены ОЗХО.

В феврале 2017 года северокорейские агенты использовали нервно-паралитическое вещество VX для убийства Ким Чен Нама, сводного брата северокорейского лидера Ким Чен Ына, в аэропорту Куала-Лумпура, Малайзия.

В марте 2018 года Великобритания обвинила Россию в использовании агента «Новичка» для убийства бывшего российского шпиона Сергея Скрипаля и его дочери Юлии в Великобритании.

IV. Запрещено ли химическое оружие?

Да. Ужасающее и широко распространенное применение химического оружия во время Первой мировой войны побудило международные усилия по сдерживанию использования и производства химических агентов.

Двумя основными протоколами, касающимися химического оружия, являются Женевский протокол 1925 года и Конвенция о химическом оружии (КХО). Первый обеспечивает первоначальную международно-правовую основу для контроля за применением химического оружия, а второй устанавливает всеобъемлющие международные стандарты, запрещающие разработку, производство, приобретение, накопление запасов, использование, передачу или хранение химического оружия для всех государств-участников КХО.

Женевский протокол 1925 года: Подписанный в 1925 году Женевский протокол был разработан и подписан на Конференции по надзору за международной торговлей оружием и боеприпасами и запрещает использование химического и биологического оружия в условиях конфликта.Хотя Женевский протокол запрещает применение химического оружия, он не регулирует производство, исследование или накопление запасов этого оружия. Это позволяет странам оставлять за собой право нанести ответный удар химическим оружием, если оно подвергнется химической атаке противника. Он также не регулирует использование химического оружия для внутренних конфликтов. Однако со временем, благодаря обычному международному праву, широко признано, что оно применимо и к этим конфликтам. Заинтересованность в поддающейся проверке ликвидации существующих запасов химического оружия подпитывала стремление к более надежной КХО в 1993 году.

Конвенция о химическом оружии: Конвенция о химическом оружии — это многосторонний договор, запрещающий разработку, производство, приобретение, накопление запасов, передачу и применение химического оружия и требующий от всех государств-обладателей безопасного уничтожения своих запасов. Открытая для подписания в Париже 13 января 1993 г., КХО вступила в силу 29 апреля 1997 г. и насчитывает 193 члена, включая Палестину. В настоящее время одна страна — Израиль — подписала, но не ратифицировала договор, а три страны (Египет, Северная Корея и Южный Судан) не подписали и не присоединились к КХО.

КХО требует всеобщего соблюдения своих протоколов и устанавливает режимы проверки, обеспечивающие уничтожение запасов химического оружия стран-членов. КХО требует, чтобы страны-члены объявляли все объекты химического оружия и химического оружия, включая объекты исследований, разработок и испытаний, подлежащими инспекции на месте. Согласно статье VI договора, уничтожение объявленного государством-участником арсенала химического оружия должно начинаться не позднее, чем через два года после присоединения государства к договору, и должно заканчиваться не позднее, чем через десять лет после его присоединения, хотя договор устанавливает крайний срок продление до пяти лет с этой даты.Проверка осуществляется через Организацию по запрещению химического оружия (ОЗХО), расположенную в Гааге, Нидерланды, и включает в себя обычные инспекции на местах и ​​отчетность. КХО также способствует многостороннему сотрудничеству в области мирного использования химии и ежегодно проводит более 400 выездных инспекций химической промышленности.

Для получения дополнительной информации о КХО см. Краткий обзор Конвенции о химическом оружии.

V. Что такое средства борьбы с беспорядками? Каков статус агентов по борьбе с беспорядками в соответствии с КХО?

Средства борьбы с беспорядками (RCA) — это химические вещества, используемые как для контроля и разгона толпы, так и в качестве личной защиты.RCA временно препятствуют функционированию человека, раздражая глаза, рот, горло, легкие и кожу. Длительное воздействие или воздействие высоких концентраций RCA может вызвать слепоту, дыхательную недостаточность или смерть.

ОЗХО определяет химическое оружие как «химическое вещество, используемое для преднамеренной смерти или причинения вреда за счет своих токсических свойств». В этом отношении, хотя КХО прямо не запрещает производство, накопление запасов или использование ВБК, в соответствии с этим определением ВБК, используемая в качестве метода ведения войны, запрещена КХО.Государства-участники соглашаются в соответствии с пунктом 5 статьи 1 Конвенции «не использовать средства подавления беспорядков в качестве метода ведения войны».

Договор разрешает использование ВКС государствами для «внутренних правоохранительных целей», но требует от государств-участников декларировать, какими ВКС они обладают. Примеры распространенных RCA включают слезоточивый газ (газ CS), перцовый баллончик (OC) и булаву (CN).

В некоторых штатах группы выступают за ужесточение ограничений на использование RCA национальными правоохранительными органами, ссылаясь на запрет их использования в боевых действиях в соответствии с CWC, их неизбирательный характер и возможные долгосрочные последствия для здоровья, которые может вызвать их воздействие.

VI. У кого есть химическое оружие?

Восемь стран заявили о наличии у них запасов химического оружия, когда они присоединились к КХО: Албания, Индия, Ирак, Ливия, Сирия, США, Россия и анонимное государство, которое, по мнению многих, является Южной Кореей. Из этих восьми стран Албания, Южная Корея, Индия, Ирак, Сирия, Ливия и Россия завершили уничтожение своих заявленных арсеналов. Однако Сирия, возможно, не задекларировала все свои запасы. США планируют завершить уничтожение своего химического оружия к сентябрю 2023 года.

Когда Россия, США и Ливия заявили, что они не смогут уложиться в свои окончательные сроки уничтожения в 2012 году, государства-участники КХО согласились продлить сроки с усилением национальной отчетности и прозрачности.

Россия объявила о самых больших запасах примерно в 40 000 метрических тонн на семи арсеналах в шести регионах России. Соединенные Штаты заявили о наличии 28 577 метрических тонн на девяти складах в восьми штатах и ​​на атолле Джонстон к западу от Гавайев. Албания и Ливия заявили о наименьших запасах — 16 и 23 метрических тонны соответственно.Индия и Южная Корея объявили о своих запасах в диапазоне от 500 до 1000 метрических тонн, но сохраняли высокую степень секретности в отношении размера, местоположения, состава и уничтожения своего оружия.

Сирия признала наличие химического оружия в июле 2012 г. Она присоединилась к КХО 12 сентября 2013 г., объявив о своих запасах химического оружия и вскоре после этого определив план его ликвидации. ОЗХО объявила, что к январю 2016 года был уничтожен весь объявленный Сирией запас в 1308 метрических тонн сернистого иприта и химикатов-прекурсоров.Процессы уничтожения проводились на борту корабля торгового флота США Cape Ray и в четырех странах — Финляндии, Германии, Великобритании и США. Однако продолжают появляться сообщения о применении химического оружия в Сирии, что вызывает вопросы о точности его первоначального заявления. В июле 2020 года Исполнительный совет ОЗХО принял резолюцию, касающуюся продолжающегося владения и применения Сирией химического оружия. Эта резолюция призвала сирийское правительство объявить оставшуюся часть своего химического запаса и устранить любые несоответствия в отношении его первоначального объявления о запасах в течение 100 дней или к середине октября 2020 года.

Северная Корея, не подписавшая КХО, как широко известно, обладает большим арсеналом химического оружия, вероятно, более 5000 метрических тонн, включая иприт, фосген и нервно-паралитические вещества. Использование нервно-паралитического вещества VX при убийстве в Куала-Лумпуре в 2017 году убедительно указывает на то, что VX является частью химического арсенала Северной Кореи.

Для получения дополнительной информации см. Краткий обзор статуса химического и биологического оружия.

VII. Как уничтожается химическое оружие?

Соединенные Штаты: Соединенные Штаты начали строительство своего первого прототипа мусоросжигательного завода на атолле Джонстон в 1980-х годах.В 1990 году он начал сжигать 1842 метрических тонны химического оружия, которое много лет назад было тайно доставлено с передового базирования в Германии и на Окинаве. Когда КХО вступила в силу в 1997 году, Соединенные Штаты уже эксплуатировали свои первые два мусоросжигательных завода на атолле Джонстон и в Туэле, штат Юта, которые были крупнейшим запасом химического оружия в США с 12 353 метрическими тоннами. Армия США сожгла 1436 метрических тонн, что составляет около 5 процентов от общего запаса химикатов, на двух объектах до вступления в силу в апреле 1997 года.

Первоначально армия США планировала построить три централизованных мусоросжигательных завода для уничтожения американских запасов химического оружия, и ранние графики оптимистично показывали, что Соединенные Штаты завершат операции в 1994 году. объект по уничтожению на каждом из девяти объектов в США, где хранится химическое оружие.

Когда Сенат США окончательно утвердил КХО 25 апреля 1997 г., после долгих и спорных дебатов, в ратификационных статьях, среди многих других условий, указывалось, что президент придает наивысший приоритет защите здоровья населения и окружающей среды и чтобы армия взялась за разработку и демонстрацию технологий уничтожения химического оружия без сжигания.

Сегодня Соединенные Штаты построили и эксплуатируют пять крупных мусоросжигательных заводов: на атолле Джонстон и в Туэле, штат Юта, как отмечалось ранее; в Уматилле, Орегон; в Аннистоне, Алабама; и в Пайн-Блафф, Арканзас. Мусоросжигательный завод на атолле Джонстон завершил работу в 2000 году; остальные четыре операции были завершены в 2012 году. Кроме того, в Ньюпорте, штат Индиана, и Эджвуде, штат Мэриленд, были построены объекты нейтрализации; они химически обработали и уничтожили большую часть нервно-паралитического и иприта VX.Два оставшихся запаса химического оружия в Пуэбло, штат Колорадо, и Блу-Грасс, штат Кентукки, будут уничтожены путем химической нейтрализации с последующей обработкой на втором этапе биоремедиацией и сверхкритическим окислением воды (SCWO). Завод в Пуэбло начал работу в 2016 году, а Blue Grass — вскоре после этого, в июне 2019 года.

В годовом отчете ОЗХО за 2018 год было заявлено, что Соединенные Штаты уничтожили примерно 90,6 процента — около 25 154 метрических тонн — запасов химического оружия, объявленных ими на момент вступления КХО в силу.Соединенные Штаты уничтожили все оружие категорий 2 и 3. По состоянию на июль 2020 года в запасах Соединенных Штатов осталось 1445,5 метрических тонн иприта и нервно-паралитических веществ. По прогнозам, Соединенные Штаты полностью уничтожат к сентябрю 2023 года.

Россия: Российские официальные лица ясно дали понять в 1997 году, когда они ратифицировали КХО, что им потребуется техническая и финансовая поддержка со стороны других членов КХО, чтобы уложиться в сроки по договору. Во время визита США в Россию в 1994 году российские военные и председатель думского комитета по обороне отвергли предложение У.С. предложение помощника министра обороны по программам ядерной, химической и биологической защиты построить мусоросжигательный завод на складе химического оружия в Щучье. Российские официальные лица хотели определить свои собственные технологии демилитаризации и очень опасались сжигания как слишком сложного, слишком дорогого, слишком опасного и слишком политически спорного.

В 2002 году в Горном Саратовской области был открыт первый в России объект по обезвреживанию химического оружия, построенный и профинансированный Германией в качестве прототипа объекта для нейтрализации люизита, более старого химического агента на основе мышьяка.С тех пор Россия смогла открыть еще пять объектов по уничтожению, последний в Кизнере в Удмуртской Республике.

Большинство этих объектов получили финансовую поддержку Глобального партнерства против распространения оружия и материалов массового уничтожения, основанного «Большой восьмеркой» на саммите в Кананаскисе, Канада, в 2002 г. По состоянию на 2010 г. Соединенные Штаты через Программа совместного снижения угрозы (CTR или Нанна-Лугара) выделила более 1 миллиарда долларов с середины 1990-х годов на планирование и строительство объекта нейтрализации в Щучье, в то время как Германия выделила 475 миллионов долларов (340 миллионов евро) на строительство в Горный, Камбарка, Почеп.Канада и Соединенное Королевство внесли около 82 млн долл. США и 39 млн долл. США соответственно, а по крайней мере еще 10 стран внесли около 25 млн долл. США.

27 сентября 2017 года ОЗХО объявила, что Россия завершила уничтожение своего арсенала химического оружия.

Ливия: Ливия присоединилась к КХО в 2004 году и в своем представлении на тот момент заявила о 23 метрических тоннах иприта в контейнерах для массовых грузов. Кроме того, он заявил об одном деактивированном объекте по производству химического оружия, двух объектах хранения химического оружия, 1300 метрических тонн химикатов-прекурсоров и 3563 неснаряженных авиабомбах.Сначала он планировал ликвидировать свои запасы отравляющих веществ к крайнему сроку в 2007 году.

Однако, после неудачных попыток установить партнерские отношения между США и Италией в его программе демилитаризации, ОЗХО запросило несколько продлений крайних сроков. Уничтожение склада было остановлено в феврале 2011 года из-за вооруженного восстания, приведшего к свержению режима Каддафи. На тот момент в объявленных запасах Ливии оставалось 11,5 метрических тонн химического оружия.

Впоследствии Ливия объявила о наличии дополнительных запасов химического оружия и в январе 2014 года завершила уничтожение своего химического оружия категории 1.При содействии ОЗХО и других государств-членов, включая Канаду и Данию, Ливия в августе 2016 года вывезла со своей территории все оставшиеся химические вещества-прекурсоры для уничтожения. Дело Сирии, ставшее прецедентом уничтожения химического оружия за пределами страны происхождения, проложили путь к отправке оставшихся химикатов из Ливии для уничтожения в Германии. Ливия завершила уничтожение всего своего химического оружия в январе 2018 года.

Для получения дополнительной информации об уничтожении химического оружия Ливии см. Хронологию разоружения Ливии и отношений с Соединенными Штатами.

Ирак: Ирак присоединился к КХО в начале 2009 года и объявил о наличии двух больших закрытых бункеров «Аль-Мутана» в районе Эль-Фаллуджи с химическим оружием и соответствующим оборудованием, а также обломками времен войны в Персидском заливе 1991 года. Поскольку по крайней мере один из этих бункеров был поражен авиабомбами во время войны, нет ни окончательной инвентаризации оружия и агентов, ни тщательной оценки возможных рисков открытых агентов или неразорвавшихся боеприпасов в бункерах. ОЗХО объявила об уничтожении Ирака в марте 2018 года.

Албания: Албания была первым государством-владельцем, уничтожившим свои запасы. Хотя она присоединилась к КХО в 1994 г., она не признавала наличия у себя 16 метрических тонн иприта (а также небольшого количества люизита и других химикатов) до 2003 г. ОЗХО объявила о завершении уничтожения Албании в июле 2007 г.

Южная Корея: Южная Корея отказалась признать наличие своих запасов в любых публичных презентациях, включая ежегодные выступления своего посла в ОЗХО, и заявила о полной конфиденциальности («высокозащищенная информация») в соответствии с Приложением о конфиденциальности КХО; поэтому все делегации и сотрудники ОЗХО именуют его «государством-участником» по отношению к заявленным государствам-владельцам.Южная Корея завершила уничтожение своего химического оружия в 2008 году.

Индия: В 1997 г. после ратификации КХО в 1996 г. Индия объявила о наличии запасов 1044 тонны иприта. В 2009 г. Индия завершила уничтожение всех своих запасов химического оружия.

Помощь в исследованиях Джулии Мастерсон

Квантовый компьютер Google достиг рубежа в области химии было.По словам критиков, программа, которая проверяла выходные данные генератора случайных чисел, имела ограниченную практическую ценность и не доказывала, что машина компании может делать что-то полезное.

Однако теперь квантовый компьютер Google достиг чего-то, что могло бы найти применение в реальном мире: успешно смоделировать простую химическую реакцию. Этот подвиг указывает путь к квантовой химии, которая может расширить понимание учеными молекулярных реакций и привести к полезным открытиям, таким как более совершенные батареи, новые способы производства удобрений и улучшенные методы удаления углекислого газа из воздуха.

Прошлогодний эксперимент по квантовому превосходству проводился на чипе под названием Sycamore, который содержал 53 сверхпроводящих квантовых бита, или кубита. Охлажденные почти до абсолютного нуля, кубиты приобретают квантово-механические свойства, что позволяет ученым манипулировать ими более сложными и полезными способами, чем простые потоки тока «вкл/выкл», из которых состоят биты классических компьютеров. Есть надежда, что однажды квантовые компьютеры станут достаточно мощными, чтобы быстро выполнять вычисления, на выполнение которых у классического компьютера ушло бы время жизни Вселенной.

Этот квантово-химический эксперимент, который был описан в выпуске журнала Science от 28 августа, основывался на той же базовой конструкции Sycamore, хотя в нем использовалось только 12 кубитов. Но это демонстрирует универсальность системы, — говорит Райан Баббуш, исследователь, отвечающий за разработку алгоритмов для проекта Google. «Это показывает, что на самом деле это устройство представляет собой полностью программируемый цифровой квантовый компьютер, который можно использовать практически для любой задачи, которую вы можете решить», — говорит он.

Команда сначала смоделировала упрощенную версию энергетического состояния молекулы, состоящей из 12 атомов водорода, где каждый из 12 кубитов представляет один атомный электрон.Затем они смоделировали химическую реакцию в молекуле, содержащей атомы водорода и азота, включая то, как изменится электронная структура этой молекулы, когда ее атомы водорода сместятся с одной стороны на другую. Поскольку энергия электронов определяет, насколько быстро протекает реакция при данной температуре или концентрации различных молекул, такое моделирование может помочь химикам точно понять, как работает эта реакция, и как она изменится, если они изменят температуру или химический коктейль.

Моделирование, проведенное исследователями, известное как процедура Хартри-Фока, также может быть выполнено на классическом компьютере, поэтому само по себе оно не продемонстрировало превосходства квантового компьютера. И он был запущен с помощью классического компьютера, который использовал машинное обучение для оценки каждого расчета, а затем уточнял новые раунды квантового моделирования. Но этот подвиг подтверждает основные методы проекта, которые станут неотъемлемой частью будущих симуляций квантовой химии, говорит Николас Рубин, научный сотрудник квантовой команды Google.И это было в два раза больше, чем предыдущий рекордный химический расчет, сделанный на квантовом компьютере.

В 2017 году IBM провела квантово-химическое моделирование с использованием шести кубитов. Рубин говорит, что результат описывает молекулярную систему с уровнем сложности, который ученые в 1920-х годах могли рассчитать вручную. Удвоив эту цифру до 12 кубитов, проект Google взялся за систему, которую можно было рассчитать с помощью компьютера эпохи 1940-х годов. «Если мы снова удвоим его, мы, вероятно, отправимся примерно в 1980 год», — добавляет Баббуш.«И если мы удвоим это снова, , тогда мы, вероятно, превзойдем то, что вы могли бы сделать классически сегодня».

До сих пор ни один квантовый компьютер не достиг того, чего не мог классический компьютер, говорит Сяо Юань, научный сотрудник Института теоретической физики Стэнфордского университета, написавший комментарий к статье Google в Science . Даже достижение компанией квантового превосходства в 2019 году было поставлено под сомнение исследователями IBM, показавшими способ добиться таких же результатов на суперкомпьютере за два с половиной дня, хотя версия Google заняла чуть больше трех минут.Но, говорит Юань, квантово-химический эксперимент — важный шаг к главной цели. «Если мы сможем использовать квантовый компьютер для решения классически сложного и значимого вопроса, это будет действительно самая захватывающая новость», — добавляет он.

Нет никаких теоретических причин, по которым ученые не смогли бы достичь этой цели, говорит Юань, но техническая задача перехода от нескольких кубитов к нескольким сотням, а в конечном итоге и к большему количеству, потребует множества сложных инженерных решений. Квантовый компьютер общего назначения с миллионами кубитов потребует разработки протоколов исправления ошибок, особенно трудной проблемы, на решение которой может уйти десятилетие или больше.Но так называемые шумные квантовые компьютеры среднего масштаба, которые не имеют полной коррекции ошибок, тем временем все еще могут оказаться полезными.

Химия хорошо сочетается с квантовыми вычислениями, потому что химическая реакция по своей природе является квантовой, говорит Алан Аспуру-Гузик, пионер квантовой химии из Университета Торонто. Чтобы полностью смоделировать такую ​​реакцию, необходимо знать квантовые состояния всех вовлеченных электронов. И есть ли лучший способ смоделировать квантовую систему, чем использовать другую квантовую систему? Аспуру-Гузик говорит, что задолго до того, как инженеры разработают общепрограммируемый квантовый компьютер, устройства с несколькими кубитами должны быть в состоянии превзойти классические компьютеры в ряде интересных задач по химии.«Так что это большое дело, но это не конец истории», — добавляет он.

Например, Aspuru-Guzik ищет лучшие материалы для аккумуляторов для хранения энергии, вырабатываемой ветряными турбинами и солнечными батареями. Такие материалы обладают свойствами, которые могут противоречить друг другу: они должны быть достаточно реактивными, чтобы быстро заряжаться и разряжаться, но при этом достаточно стабильными, чтобы избежать взрыва или возгорания. Компьютерные модели реакций могут помочь определить идеальные материалы для этой сложной задачи. Такие модели также могут быть важны при разработке новых лекарств.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.