Под прохождением электрического тока через вещество понимают движение (перенос) электрических зарядов от одного полюса к другому под действием внешнего электрического поля. Способность вещества проводить электрический ток называется электропроводностью.
Различают две основные формы проводимости: электронную и ионную. Электронной проводимостью обладают, например, металлы в твердом и расплавленном состоянии. Электрический ток по этим проводникам передается потоком электронов аналогично потоку газов в трубе в направлении от катода цепи к аноду.
В растворах электролитов перенос электричества осуществляется за счет перемещения ионов. Анионы в электрическом поле движутся к положительно заряженному электроду — аноду, катионы—к отрицательному электроду — катоду. Скорость движения ионов в растворах по сравнению со скоростями движения электронов в металлах мала, поэтому электропроводность, например, меди и серебра примерно в 1 000 000 раз больше электропроводности растворов.
|
|
Проводник, по которому течет электрический ток, представляет для него определенное сопротивление. За единицу сопротивления, как известно, принят ом, который представляет собой сопротивление столба ртути длиной 106,3 см и площадью сечения 1 мм2 при 0°С.
СЛ. 9(0) Согласно закону Ома сопротивление R прямо пропорционально длине проводника l, обратно пропорционально площади сечения S и зависит от материала:
В этом уравнении r (греч. «ро») — удельное сопротивление, т.е. сопротивление проводника, имеющего длину 1 см и сечение в 1 см2 (при t = const), которое зависит исключительно от качества материала.
Значения удельных сопротивлений приведены в таблицах для одной и той же температуры, поскольку сопротивление проводников зависит от температуры. Эта зависимость для металлов и электролитов противоположна: если сопротивление металлов с повышением температуры увеличивается, то сопротивление растворов электролитов, наоборот, уменьшается (примерно на 1 – 2,5% на каждый градус).
Когда речь идет о растворах электролитов, обычно говорят не о сопротивлении растворов, а об их электропроводности. Мерой электропроводности является количество электричества, выраженное в кулонах, которое за единицу времени проходит через электролит. Таким образом, СЛ. 9 (1) для растворов электролитов справедливо следующее соотношение:
I=LE
где I — сила тока, Е — электродвижущая сила (эдс), в; L, — электропроводность электролита. В том случае, когда Е = 1, I = LL, как и I, есть сила тока, измеряемая в амперах. (2) Из курса физики известно, что
где R — сопротивление.
(2) Объединив два последних уравнения, получим:
|
|
Таким образом, электропроводность раствора можно характеризовать как величину, обратную его сопротивлению. Подставив в уравнение (**) значение R из закона Ома, будем иметь:
(3)