Пример расчета эдс медно-цинкового гальванического элемента
Если С(Cu2+) =1 моль/л, С(Zn2+ ) = 0,01 моль/л,
то Е0cu2+/cu = 0,34 + 0,059/2 lg 1 = 0,34 B; E zn2+/zn = -0,76 + 0,059/2 lg 0,001 =-0,82
ЭДС= Еcu2+/cu–E zn2+/zn = 0,34 – (-0,82) = 1,16 В
Рекомендуемая литература: [1], с.273-280, с. 681-685;[2], с. 300-310. Контрольное задание №11 Тема: «Электрохимия. Гальванические элементы»
1. Нарисовать схему гальванического элемента
2. Указать в схеме:
а) анод и катод;
б) заряды анода и катода;
в) направление движения электронов по внешней цепи и ионов по электролитическому мостику.
3. Написать реакции, протекающие на электродах, и дать им названия.
4. Рассчитать,
согласно условию задачи, электродные
потенциалы реакций и ЭДС гальванического
элемента.
Схема гальванического элемента | Концентрация электролита | |
1. | Сu /CuCl2 //CdCl2 / Cd | Ccu2+= 0,1M;CCd2+=0,001M |
2. | Ag /AgNO3// Zn(NO3)2/ Zn | CAg2+= 0,1M;CZn2+=0,001M |
3. | Pb/
Pb(NO | CPb2+= 0,1M;CMg2+=10-4M |
4. | Al / Al2(SO4)3//SnSO4 / Sn | CAl3+= 1M; CSn2+=10-2M |
5. | Fe / FeCl2// CoCl2 /Co | CFe2+= 10-1M; CCo2+=10-3M |
6. | Ni / NiSO4 // CuSO4 / Cu | CNi2+= 10-3M; Ccu2+=10-2M |
7. | Ag /AgNO3// Cd(NO3)2/ Cd | CAg2+= 0,1M;CCd2+=0,001M |
8. | Sn/ Sn(NO3)2// Zn(NO3)2/ Zn | CSn2+= 0,1M;CZn2+=10-4M |
9. | Pb/ Pb(NO3)2// Fe(NO3)2/ Fe | CFe2+= 10-1M; CFe2+=10-3M |
10. | Cu / CuSO4 // CoSO4 | Ccu2+= 1M; CCo2+=10-2M |
11. | Ag /AgNO3// Ni(NO3)2/ Ni | CAg2+= 0,1M;CNi2+=1 M |
12. | Sn / SnCl2// CoCl2 /Co | CSn2+= 1M; CCo2+=10-2M |
13. | Pb/ Pb(NO3)2// Cd(NO3)2/ Cd | CPb2+= 0,01M;CCd2+=10-1M |
14. | Al / Al2(SO4)3//H2SO4 / H2(Pt) | CAl3+= 1M; pH=2 |
15. | Ag /AgNO3// Fe(NO3)2/ Fe | CAg2+= 1M;CFe2+ |
16. | Pt/PtCl2//HCl/H2(Pt) | CPt2+= 0,1M;pH=2 |
17. | Ni / NiSO4// SnCl2/Sn | CNi2+= 0,001M; CSn2+=10-2M |
18. | Cd
/CdCl2/
// H2SO | CCdl2+= 1M; pH=3 |
19. | Zn /Zn(NO3)2 // AgNO3 /Ag | CAg2+= 0,1M;CZn2+=0,001M |
20. | H2(Pt)/CH3COOH//H2SO4/ H2(Pt) | PH1=5 , pH2=2 |
21. | Fe/Fe(NO3)2// Mg(NO3)2/Mg | CFe2+= 10-1M; CMg2+=10-3M |
22. | Al / Al2(SO4)3//SnSO4 / Sn | CAl3+= 1M; CSn2+=10-2M |
23. | Pt/PtCl2// Cd(NO3 | CPt2+= 0,1M; CCd2+=10-3M |
24. | Ni / NiSO4// H2SO4 / H2(Pt) | CNi2+= 0,01M; pH=1 |
25. | H2(Pt)/ HCl// AgNO3 /Ag | pH=3; CAg2+= 1M |
Глава 12. Электролиз
иметь представление о процессе электролиза;
уметь составлять уравнения анодных , катодных и суммарных процессов электролиза;
проводить количественные расчеты по химическим формулам и уравнениям;
знать практическое применение электролиза.
Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав. Ячейка для электролиза состоит из двух электродов и электролита.
Катод (К)
– электрод, соединенный с отрицательным
полюсом источника тока. На катоде идет
процесс восстановления — процесс
присоединения электронов.
Анод (А) – электрод, соединенный с положительным полюсом источника тока. На аноде идет процесс окисления.
Пример электролиза расплава хлорида натрия
NaCl
процесс восстановления К (-) Na++Cl— (+) A процесс окисления
Na+ +1e
Na0 2Cl— +
2e
Cl
Электролиз подчиняется законам Фарадея и уравнениям кинетики электродных процессов.
При прохождении
тока изменяются потенциалы электродов
электролитической ячейки, то есть
возникает электродная поляризация
(сдвиг) или перенапряжение (). Перенапряжение – затруднение электрохимического
процесса. Вследствие катодной
поляризации потенциал катода становится более
отрицательным, а из-за анодной
поляризации потенциал анода становится более
положительным.
Поэтому разность
потенциалов электродов Еi
= Еiа
– Еiк
при прохождении тока (i)
в процессе электролиза становится
больше, чем разность равновесных
потенциалов, рассчитанных по уравнению
Нернста (Ер = Ера – Ерк).
Е(i) = Ep+к + а, где к – перенапряжение на катоде, а – перенапряжение на аноде. Особенно большое значение имеет перенапряжение выделения О2 (О2) и перенапряжение выделения Н2 (Н2). Величина перенапряжения зависит от многих факторов и, прежде всего, от материала электрода, на котором происходит выделение, а также от состава электролита.
Таблица 12
Расчет ЭДС самоиндукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла / НППТ 2023
Расчет ЭДС самоиндукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла / НППТ 2023Главная Препринты Расчет ЭДС самоиндукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла
Язык труда и переводы:
УДК:
539.
23+539.216.1+537.311.31
Дата публикации:
04 декабря 2022, 00:12
Категория:
Перспективные направления исследования необратимых физических процессов
Авторы
Харитонов Кирилл Евгеньевич
Государственный гуманитарно-технологический университет
Завитаев Эдуард Валерьевич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Русаков Олег Владимирович
Государственный гуманитарно-технологический университет
Аннотация:
Выполнен расчет ЭДС самоиндукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла на основе решения кинетического уравнения Больцмана для электронов в металле. Рассмотрен общий случай, когда отношение длины свободного пробега электронов к радиусу проволоки может принимать произвольные значения.
В качестве граничных условий задачи принято условие зеркально-диффузного отражения электронов от внутренней поверхности проволоки.
Ключевые слова:
тонкая проволока, ЭДС самоиндукции, магнитный поток, самоиндукция
Основной текст труда
Электрические и магнитные свойства проводников, линейный размер которых сравним с длиной свободного пробега электронов {\mathit {\Lambda }}, существенно отличается от свойств «массивных» проводящих объектов.
Вопросы, касающиеся расчета электрической проводимости тонкой цилиндрической проволоки из металла, обсуждались в работах [1, 2]. Расчеты магнитной индукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла были получены в работах [3, 4]. Самоиндукция внутри такой проволоки определялась в работе [5]. В упомянутых работах применяется подход, основанный на решении кинетического уравнения Больцмана, для электронов в металле.
В данной работе рассматривается цилиндрическая проволока из немагнитного металла (относительная магнитная проницаемость (\mu \approx 1) радиуса R и длины D (будем считать, что D\gg R), к концам которой приложено переменное электрическое напряжение частоты \omega .
Принимается, что направление электрического поля совпадает с осью цилиндра. Скин-эффект не учитывается (предполагается, что R<\gamma – глубины скин-слоя).
Однородное периодическое по времени t электрическое поле, вектор напряженности которого \mathbf {E} =\mathbf {E} _{\mathbf {0} }exp(-i\omega t), воздействует на электроны проводимости внутри проволоки и вызывает появление внутри нее высокочастотного тока с плотностью \mathbf {j} .
Проведем расчет ЭДС самоиндукции, обусловленной изменением силы тока I внутри проволоки.
Как известно, применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея, получим, что ЭДС самоиндукции
\varepsilon _{s}=-L{\frac {dI}{dt}}, (1)
где L — самоиндукция — это коэффициент пропорциональности между магнитным потоком {\mathit {\Phi }} и силой тока I, создающей магнитное поле.
Так какэлектрическое поле \mathbf {E} однородное и периодическое по времени t, следовательно, то же самое можно сказать и про силу тока I, которая возникает под действием данного электрического поля
I={I}_{0}exp(-i\omega t)\Rightarrow {\frac {dI}{dt}}=-i\omega {I}_{0}exp(-i\omega t)=-i\omega I.
{2}}}}{\delta \nu }}\left({\frac {(q-1)exp(-\nu \eta /\rho )}{1-qexp(-\nu \eta _{0}/\rho )}}+1\right)d\delta d\xi d\rho d\alpha . (5)
Литература
- Завитаев Э.В., Юшканов А.А. Высокочастотная проводимость тонкой цилиндрической проволоки из металла. Микроэлектроника, 2008, т. 37, № 6, с. 429–438.
- Кузнецова И.А., Чапкин А.В., Юшканов А.А. Влияние механизма поверхностного рассеяния электронов на высокочастотную проводимость тонкой металлической проволоки. Микроэлектроника, 2011, т. 40, № 1, с. 45–51.
- Завитаев Э.В., Русаков О.В., Харитонов К.Е. Расчет магнитной индукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла. Вестник Московского государственного областного университета. Физика — Математика, 2016, № 2, с. 74–84.
- Завитаев Э.
В., Русаков О.В., Уткин А.И., Харитонов К.Е. Зависимость магнитной индукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла от механизма поверхностного рассеяния электронов. Микроэлектроника, 2022, т. 51, № 2, с. 1–7. - Завитаев Э.В., Харитонов К.Е. Расчет самоиндукции тонкой цилиндрической проволоки из металла. Физические свойства материалов и дисперсных сред для элементов информационных систем, наноэлектронных приборов и экологичных технологий: сб. тр. междунар. конф. (17–19 апреля 2018 г.). Москва, Диона, 2018, с. 56–59.
В., Русаков О.В., Уткин А.И., Харитонов К.Е. Зависимость магнитной индукции внутри тонкой цилиндрической проволоки из металла от механизма поверхностного рассеяния электронов. Микроэлектроника, 2022, т. 51, № 2, с. 1–7.Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Уравнение ЭДС и уравнение крутящего момента машины постоянного тока
Уравнение ЭДС генератора постоянного тока
Рассмотрим генератор постоянного тока со следующими параметрами:
P = количество полюсов поля
Ø = поток, создаваемый на полюс в Вб (вебер)
Z = общее количество.
проводников якоря
А = кол. параллельных путей в якоре
N = скорость вращения якоря в оборотах в мин. (об/мин)
Сейчас,
- Средняя ЭДС, генерируемая на проводник, определяется как dΦ/dt (Вольты) … экв. 1
- Поток, отсекаемый одним проводником за один оборот = dΦ = PΦ ….(Вебер),
- Количество оборотов в секунду (скорость в RPS) = N/60
- Следовательно, время одного оборота = dt = 60/N (Секунды)
- Из ур. 1, ЭДС, генерируемая на проводник = dΦ/dt = PΦN/60 (Вольт) …..(уравнение 2)
Вышеупомянутое уравнение-2 дает ЭДС, создаваемую в одном проводнике генератора. Проводники соединены последовательно по параллельному пути, и ЭДС на клеммах генератора равна генерируемой ЭДС на любом параллельном пути.
Следовательно, Eg = PΦNZ / 60A
Для симплексной обмотки внахлестку количество параллельных путей равно количеству полюсов (т.е. A=P),
Следовательно, для генератора постоянного тока с симплексной обмоткой внахлестку, / 60P
Для симплексной волновой обмотки количество параллельных путей равно 2 (т.
е. P=2),
Следовательно, для симплексной волновой обмотки генератора постоянного тока Eg = PΦNZ / 120
Уравнение крутящего момента двигателя постоянного тока
Когда проводники якоря двигателя постоянного тока пропускают ток в присутствии потока поля статора, между якорем и статором возникает механический крутящий момент. Крутящий момент определяется произведением силы на радиус, на который эта сила действует.
- Крутящий момент T = F × r (Н-м) …где F = сила и r = радиус якоря
- Работа, совершаемая этой силой за один оборот = Сила × расстояние = F × 2πr (где 2πr = длина окружности якоря)
- Полезная мощность, развиваемая в якоре = слово сделано / время
= (сила × длина окружности × количество оборотов) / время
= (F × 2πr × N) / 60 (Джоулей в секунду) …. экв. 2.1
Но F × r = T и 2πN/60 = угловая скорость ω в радианах в секунду. Поместив их в приведенное выше уравнение 2.
1
Полезная мощность, развиваемая в якоре = P = T × ω (Джоули в секунду)
Крутящий момент якоря (Ta)
- Мощность, развиваемая якорем, может быть выражена как Pa = Ta × ω = Ta × 2πN/60
- Механическая мощность, развиваемая в якоре, преобразуется из электрической энергии,
Следовательно, механическая мощность = электрическая мощность
Значит, Ta × 2πN/60 = Eb.Ia - Мы знаем, Eb = PΦNZ / 60A
- Следовательно, Ta × 2πN/60 = (PΦNZ / 60A) × Ia
- Преобразование приведенного выше уравнения,
Ta = (PZ / 2πA) × Φ.Ia (Н-м)
Член (PZ/2πA) практически постоянен для машины постоянного тока. Таким образом, момент якоря прямо пропорционален произведению потока на ток якоря, т.е. Ta ∝ Φ.Ia
Крутящий момент на валу (Тш)
Из-за потерь в железе и на трение в машине постоянного тока полный развиваемый момент якоря недоступен на валу машины.
Некоторый крутящий момент теряется, поэтому крутящий момент на валу всегда меньше крутящего момента якоря.
Крутящий момент на валу двигателя постоянного тока определяется как
Tsh = выходная мощность в ваттах / (2πN/60) ….(где N — скорость в об/мин) EMF Meter Expertise»
Расчет ЭМП можно выполнить уверенно и легко с помощью этого практического самостоятельного обучения, написанного и записанного на видео профессиональным инженером-электриком Крисом Янгом, которое шаг за шагом проведет вас через оценку воздействия ЭМП, начиная с советы по выбору лучшего измерителя для вашей индивидуальной ситуации, проведению точных измерений, пониманию и применению руководящих принципов стандарта биологической безопасности EMF и многому другому.
Он включает в себя многочисленные видеоролики с инструкциями по измерению (практические руководства с помощью потокового видео), а также иллюстративные фотографии, ресурсы, рабочие листы и биологически обоснованные рекомендации по безопасности.
Написанный на повседневном английском языке с минимумом математических понятий, этот тренинг предназначен для того, чтобы настоящие люди измерьте их дом или офис и раскройте проблемы безопасности ЭМП. Даже более сложные Электромагнитные проблемы «интерпретируются» шаг за шагом с инженерного языка на знакомый язык, чтобы быть менее пугающим и более понятным, и этот подход также включает в себя полезные видеоролики, изображения, иллюстрации.
Вы можете начать расчеты ЭДС в своей среде в течение нескольких минут и найти информацию о зачислении на обучающий курс, включая варианты раздельной оплаты, для EMF Meter Expertise и других высококлассных самоуправляемых учебных курсов по ЭДС в . EMF Experts Classroom
Вот оглавление, чтобы дать вам краткий обзор содержания.
СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1 Зачем измерять ЭДС
ГЛАВА 2 Что
измерять.
2.1 Объем измерений
2.
2 Электрическое поле
2.3 Магнитное поле
2.4 Радиочастотное поле.
ГЛАВА 3 Как
измерять.
3.1 Цель
3.2 Что записывать
3.3 Факторы окружающей среды
3.4 Позиция.
3.5 Самостоятельно или по контракту.
3 Испытательные лаборатории
ГЛАВА 4 Когда
измерять.
4.1 День недели.
4.2 Время суток
4.3 Для максимума или минимума.
4.4 До и после
ГЛАВА 5 Измерительные приборы.
5.1 Типы измерителей
5.2 Шкалы измерителей
5.3 Точность
5.4 Чувствительность
5.5 Разрешение.
5.6 Частота
5.7 Калибровка электромагнитного поля.
5.8 Направленность
5.9 Датчики
5.10 Мгновенное
По сравнению со средним значением
5,11 Шум
5.12 Запись
5.13 Инвентаризация счетчиков
ГЛАВА 6 Расчет и измерение ЭДС
6.
1 Регистрирующие приборы
6.2 Пиковое и среднее значение
6.3 Положение.
6.4 Направление.
6.5 Окружающая среда
6.6 Повторяемость
6.7 Единицы измерения
6.8 Рекомендации
ГЛАВА 7 Использование
Измерения
7.1 Сравнение стандартов
7.2 Выявление горячих точек
7.3 Доказательство эффективности исправления.
7.4 Найдите источники ЭМП.
7.5. Выбор выбора
Глава 8 Мониторинг изменений с течением времени
8.1 Циклические изменения
8.2 Прогрессивные изменения
8.3 Изменения в активности
Глава 9 Видеорологии и ресурсы
9.1. Контрольный список измерений для различных сред s,
(включая транспортные средства, общественные места и т. д. )
9.3 Эскиз для плана пола для показаний / аннотации EMF Meter S
9,4 Стандарты и руководящие принципы EMF (текущий и предосторожный)
9,5.
Руководство по измерению
В этот курс включены иногда пугающие инструкции по расчету, преобразованию и измерению ЭМП, а также стандарты безопасности ЭМП, которые в настоящее время используются специалистами по ЭМП во всем мире, но здесь вы найдете их удобными для пользователя и «переведенными» с Инженер-Говорите (легко понять и следовать) простому английскому языку.
«Экспертиза измерителя ЭМП » представляет собой 80-страничное руководство по обучению работе с измерителями, которое включает в себя обучение измерителям для тех, кто хочет узнать больше о различных измерителях ЭМП и о том, как работать с их функциями и их недостатками. Он также предлагает справочные ресурсы, рабочие листы, руководства по биологической безопасности и многое другое, , а также обширную видеотеку с обучающими видеометрами, состоящую из десятков обучающих видеороликов по обнаружению и защите от ЭМП, в которых исследуются различные распространенные ситуации воздействия ЭМП с использованием различных доступных измерителей ЭМП.
Узнав об электрозагрязнении, вы
с которыми мы живем, является первым шагом к принятию соответствующих и эффективных мер по устранению или сокращению
наименьшее снижение угроз для вашего здоровья. Это ценное обучение, состоящее из учебного руководства и видеотеки с практическими рекомендациями, которое дает полное представление об измерителях ЭДС и их технических характеристиках, демонстрирует десятки исследований ЭДС с использованием различных измерителей, является одним из практических, практических текстов курса. это ключ к нашему сертификационному обучению.
Найти EMF Meter Expertise и другие высококлассные курсы самостоятельного обучения EMF в EMF Experts Classroom новички, заработайте Как точно измерить и правильно оценить воздействие ЭМП в вашей среде с уверенностью.
Этот подробный учебный курс, состоящий из 7 частей, представлен в виде видео с остановками и демонстрируется с помощью популярного измерителя TF2 TriField, но подходит для трехпольного измерителя любой марки или комбинации измерителей, которые измеряют: электрические, магнитные и радио/микроволновые поля.
