Что такое ионная проводимость: ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ | это… Что такое ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ?

Элементарный учебник физики Т2

Элементарный учебник физики Т2








  

Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.2. Электричество и магнетизм. — М.: Наука, 1985. — 479 c.

Один из лучших курсов элементарной физики, завоевавший огромную популярность. Достоинством курса является глубина изложения физической стороны рассматриваемых процессов и явлений в природе и технике. В новом издании структура курса осталась прежней, однако в изложении проведена система единиц СИ, терминология и обозначения единиц физических величин приведены в соответствие с действующим ГОСТ.

Для слушателей и преподавателей подготовительных отделений и курсов вузов, старшеклассников общеобразовательных и профессиональных школ, а также лиц, занимающихся самообразованием и готовящихся к поступлению в вуз.

Оглавление


ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Глава I. Электрические заряды
§ 1. Электрическое взаимодействие.
§ 2. Проводники и диэлектрики.
§ 3. Разделение тел на проводники и диэлектрики
§ 4. Положительные и отрицательные заряды
§ 5. Что происходит при электризации?
§ 6. Электронная теория.
§ 7. Электризация трением.
§ 8. Электризация через влияние.
§ 9. Электризация под действием света.
§ 10. Закон Кулона.
§ 11. Единица заряда.
Глава II. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
§ 12. Действие электрического заряда на окружающие тела.
§ 13. Понятие об электрическом поле.
§ 14. Напряженность электрического поля.
§ 15. Сложение полей.
§ 16. Электрическое поле в диэлектриках и в проводниках.
§ 17. Графическое изображение полей.
§ 18. Основные особенности электрических карт.
§ 19. Применение метода линий поля к задачам электростатики.
§ 20. Работа при перемещении заряда в электрическом поле.
§ 21. Разность потенциалов (электрическое напряжение).
§ 22. Эквипотенциальные поверхности.
§ 23. В чем смысл введения разности потенциалов?
§ 24. Условия равновесия зарядов в проводниках.
§ 25. Электрометр.
§ 26. В чем различие между электрометром и электроскопом?
§ 27. Соединение с Землей.
§ 28. Измерение разности потенциалов в воздухе. Электрический зонд.
§ 29. Электрическое поле Земли.
§ 30. Простейшие электрические поля.
§ 31. Распределение зарядов в проводнике. Клетка Фарадея.
§ 32. Поверхностная плотность заряда.
§ 33. Конденсаторы.
§ 34. Различные типы конденсаторов.
§ 35. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов.
§ 36. Диэлектрическая проницаемость.
§ 37. Почему электрическое поле ослабляется внутри диэлектрика?
§ 38. Энергия заряженных тел. Энергия электрического поля.
Глава III. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
§ 39. Электрический ток и электродвижущая сила.
§ 40. Признаки электрического тока.
§ 41. Направление тока.
§ 42. Сила тока.
§ 43. «Скорость электрического тока» и скорость движения носителей заряда.
§ 44. Гальванометр.
§ 45. Распределение напряжения в проводнике с током.
§ 46. Закон Ома.
§ 47. Сопротивление проводов.
§ 48. Зависимость сопротивления от температуры.
§ 49. Сверхпроводимость.
§ 50. Последовательное и параллельное соединение проводников.
§ 51. Реостаты.
§ 52. Распределение напряжения в цепи.
§ 53. Вольтметр.
§ 54. Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра?
§ 55. Шунтирование измерительных приборов.
Глава IV. ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА
§ 56. Нагревание током. Закон Джоуля-Ленца.
§ 57. Работа, совершаемая электрическим током.
§ 58. Мощность электрического тока.
§ 59. Контактная сварка.
§ 60. Электрические нагревательные приборы. Электрические печи.
§ 61. Понятие о расчете нагревательных приборов.
§ 62. Лампы накаливания.
§ 63. Короткое замыкание.
§ 64. Электрическая проводка.
Глава V. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
§ 65. Первый закон Фарадея.
§ 66. Второй закон Фарадея.
§ 67. Ионная проводимость электролитов.
§ 68. Движение ионов в электролитах.
§ 69. Элементарный электрический заряд.
§ 70. Первичные и вторичные процессы при электролизе.
§ 71. Электролитическая диссоциация.
§ 72. Градуировка амперметров при помощи электролиза.
§ 73. Технические применения электролиза.
Глава VI. ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ТОКА
§ 74. Введение. Открытие Вольты.
§ 75. Правило Вольты. Гальванический элемент.
§ 76. Как возникают э. д. с. и ток в гальваническом элементе?
§ 77. Поляризация электродов.
§ 78. Деполяризация в гальванических элементах.
§ 79. Аккумуляторы.
§ 80. Закон Ома для замкнутой цепи.
§ 81. Напряжение на зажимах источника тока и э. д. с.
§ 82. Соединение источников тока.
§ 83. Термоэлементы.
§ 84. Термоэлементы в качестве генераторов.
§ 85. Измерение температуры с помощью термоэлементов.
Глава VII. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ МЕТАЛЛЫ
§ 86. Электронная проводимость металлов.
§ 87. Строение металлов.
§ 88. Причина электрического сопротивления.
§ 89. Работа выхода.
§ 90. Испускание электронов накаленными телами.
Глава VIII. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ГАЗЫ
§ 91. Самостоятельная и несамостоятельная проводимость газов.
§ 92. Несамостоятельная проводимость газа.
§ 93. Искровой разряд.
§ 94. Молния.
§ 95. Коронный разряд.
§ 96. Применения коронного разряда.
§ 97. Громоотвод.
§ 98. Электрическая дуга.
§ 99. Применения дугового разряда.
§ 100. Тлеющий разряд.
§ 101. Что происходит при тлеющем разряде?
§ 102. Катодные лучи.
§ 103. Природа катодных лучей.
§ 104. Каналовые лучи.
§ 105. Электронная проводимость в высоком вакууме.
§ 106. Электронные лампы.
§ 107. Электроннолучевая трубка.
Глава IX. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОВОДНИКИ
§ 108. Природа электрического тока в полупроводниках.
§ 109. Движение электронов в полупроводниках.
§ 110. Полупроводниковые выпрямители.
§ 111. Полупроводниковые фотоэлементы.
Глава X. ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
§ 112. Естественные и искусственные магниты.
§ 113. Полюсы магнита и его нейтральная зона.
§ 114. Магнитное действие электрического тока.
§ 115. Магнитные действия токов и постоянных магнитов.
§ 116. Происхождение магнитного поля постоянных магнитов.
§ 117. Гипотеза Ампера об элементарных электрических токах.
Глава XI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
§ 118. Магнитное поле и его проявления. Магнитная индукция.
§ 119. Магнитный момент. Единица магнитной индукции.
§ 120. Измерение магнитной индукции поля с помощью магнитной стрелки.
§ 121. Сложение магнитных полей.
§ 122. Линии магнитного поля.
§ 123. Приборы для измерения магнитной индукции.
Глава XII. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОКОВ
§ 124. Магнитное поле прямолинейного проводника и кругового витка с током.
§ 125. Магнитное поле соленоида. Эквивалентность соленоида и полосового магнита.
§ 126. Магнитное поле внутри соленоида. Напряженность магнитного поля.
§ 127. Магнитное поле движущихся зарядов.
Глава XIII. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
§ 128. Магнитное поле Земли.
§ 129. Элементы земного магнетизма.
§ 130. Магнитные аномалии и магнитная разведка полезных ископаемых.
§ 131. Изменение элементов земного магнетизма с течением времени. Магнитные бури.
Глава XIV. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ НА ПРОВОДНИКИ С ТОКОМ
§ 132. Введение.
§ 133. Действие магнитного поля на прямолинейный проводник с током. Правило левой руки.
§ 134. Действие магнитного поля на виток или соленоид с током.
§ 135. Гальванометр, основанный на взаимодействии магнитного поля и тока.
§ 136. Сила Лоренца.
§ 137. Сила Лоренца и полярные сияния.
Глава XV. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
§ 138. Условия возникновения индукционного тока.
§ 139. Направление индукционного тока. Правило Ленца.
§ 140. Основной закон электромагнитной индукции.
§ 141. Электродвижущая сила индукции.
§ 142. Электромагнитная индукция и сила Лоренца.
§ 143. Индукционные токи в массивных проводниках. Токи Фуко.
Глава XVI. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТЕЛ
§ 144. Магнитная проницаемость железа.
§ 145. Магнитная проницаемость различных веществ. Вещества парамагнитные и диамагнитные.
§ 146. Движение парамагнитных и диамагнитных тел в магнитном поле. Опыты Фарадея.
§ 147. Молекулярная теория магнетизма.
§ 148. Магнитная защита.
§ 149. Особенности ферромагнитных тел.
§ 150. Основы теории ферромагнетизма.
Глава XVII. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
§ 151. Постоянная и переменная электродвижущая сила.
§ 152. Опытное исследование формы переменного тока. Осциллограф.
§ 153. Амплитуда, частота и фаза синусоидального переменного тока и напряжения.
§ 154. Сила переменного тока.
§ 155. Амперметры и вольтметры переменного тока.
§ 156. Самоиндукция.
§ 157. Индуктивность катушки.
§ 158. Прохождение переменного тока через конденсатор и катушку с большой индуктивностью.
§ 159. Закон Ома для переменного тока. Емкостное и индуктивное сопротивления.
§ 160. Сложение токов при параллельном включении сопротивлений в цепь переменного тока.
§ 161. Сложение напряжений при последовательном соединении сопротивлений в цепи переменного тока.
§ 162. Сдвиг фаз между током и напряжением.
§ 163. Мощность переменного тока.
§ 164. Трансформаторы.
§ 165. Централизованное производство и распределение электрической энергии.
§ 166. Выпрямление переменного тока.
Глава XVIII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ: ГЕНЕРАТОРЫ, ДВИГАТЕЛИ, ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ
§ 167. Генераторы переменного тока.
§ 168. Генераторы постоянного тока.
§ 169. Генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением.
§ 170. Трехфазный ток.
§ 171. Трехфазный электродвигатель.
§ 172. Электродвигатели постоянного тока.
§ 173. Основные рабочие характеристики и особенности двигателей постоянного тока с параллельным и последовательным возбуждением.
§ 174. Коэффициент полезного действия генератора и двигателя.
§ 175. Обратимость электрических генераторов постоянного тока.
§ 176. Электромагниты.
§ 177. Применение электромагнитов.
§ 178. Реле и их применения в технике и автоматике.
Ответы и решения к упражнениям
Приложения
Предметный указатель
Таблицы






Эстафета зарядов или необычный механизм проводимости в ионных жидкостях

Международная группа ученых, в состав которой входит исследователь из Сколтеха – профессор Николай Бриллиантов, выяснила как ионные жидкости проводят электрический ток. Понимание этих процессов открывает возможности широкого использования таких жидкостей в самых различных сферах. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical review X. 

Ионные жидкости,  по сути, представляют собой жидкие соли. В то время как обычные жидкости, например вода или бензин, состоят из электрически нейтральных молекул, молекулы ионных жидкостей несут электрические заряды. Неорганические соли, такие, как, скажем, пищевая соль – это кристаллы, которые превращаются жидкость только при очень высоких температурах. Если же молекулы соли — органические молекулы, их температура плавления невысока и они оказываются жидкими уже при комнатных температурах. Поэтому их называют «ионными жидкостями комнатной температуры».

Ионные жидкости комнатной температуры обладают многими удивительными  свойствами: Они могут проводить электрический ток, подобно ртути или электролитам. В то же время, они не токсичны, не такие тяжелые, как ртуть, не летучие, как обычные электролиты, и могут выдерживать очень высокое электрическое напряжение. Также они химически устойчивы при высоких температурах, а их ионы практически не участвуют в электрохимических реакциях. Их легко смешивать друг с другом для использования  полученных «коктейлей» как специальных растворителей. Это приводит к практически неограниченному числу разнообразных растворителей с необходимыми качествами.  Все эти свойства ионных жидкостей делают их весьма перспективными для применения в энергетике в самых различных устройствах: от суперконденсаторов до топливных элементов и батарей. Последние могут быть весьма эффективными, экономичными, экологичными и мощными, что особенно важно, например, для робототехники. Используя футуристический жаргон, можно предположить, что описанные ионные жидкости могут в будущем стать «кровью роботов». Помимо этого, ионные жидкости могут быть также использоваться как гидравлические жидкости в гидравлических приводах. Это,  в сочетании с их электрическими свойствами, открывает новые горизонты в робототехнике и опять указывает на уместность для таких ионных жидкостей термина — «кровь роботов».

Физический механизм электропроводности ионных жидкостей комнатной температуры был предметом споров с самого момента их открытия. Ситуация выглядит действительно противоречивой: с одной стороны, ионные жидкости состоят из заряженных частиц (ионов), которые являются непосредственными носителями заряда. Их концентрация в такой жидкости очень высока, так как ионы плотно упакованы. Это, казалось бы, предполагает очень высокую проводимость. С другой стороны, когда положительные и отрицательные ионы объединяются, они нейтрализуют друг друга, подобно ионам натрия и хлора в пищевой соли. Благодаря плотной упаковке ионов образование нейтральных пар весьма вероятно. Нейтральные частицы не могут поддерживать электрический ток, поэтому проводимость должна исчезнуть. Истина, как обычно, где-то «посередине».

Чтобы раскрыть природу электропроводности в этих системах, международная группа ученых провела обширное моделирование ионных жидкостей комнатной температуры. Ученые из разных университетов,  включая профессора  Алексея Корнышева (Империал Колледж Лондон) и профессора Гуанга Фенга (Хуачжунский Университета Науки и Технологии), которые координировали исследования, разработали специальные вычислительные методы и теоретические подходы для изучения динамики частиц в ионных жидкостях комнатной температуры. Ключевую роль в разработке кинетической теории этих систем сыграл профессор Сколтеха Николай Бриллиантов. 

Оказалось, что механизм электропроводности в таких жидкостях весьма необычен. Большую часть времени положительные и отрицательные ионы проводят в нейтральных парах или кластерах, где их электрический заряд компенсируется противоположными зарядами. Таким образом, образуется нейтральное вещество, которое не может проводить электричество. Однако, время от времени положительные и отрицательные ионы «рождаются» в различных местах жидкости, что делает ее проводящей. «Рождение» ионов происходит из-за тепловых колебаний (флуктуаций). Иными словами, некоторые ионы случайно получают «порцию» энергии из окружающей жидкости. Этот всплеск энергии приводит к разрушению связей с другими ионами и ион освобождаются. Тщательный анализ показал, что положительные и отрицательные ионы в основном рождаются парами. Энергия, необходимая для рождения пары ионов, имеет порядок тепловой энергии, равной средней кинетической энергии молекул. Правда, живут свободные ионы совсем недолго. Через некоторое время они возвращаются в связанное состояние, где они снова не способны проводить электричество. В этом состоянии они ждут нового «периода свободы». Механизм проводимости в ионных жидкостях напоминает эстафету с зарядом: возникающие свободные ионы поддерживают электрический ток и несут свой заряд до тех пор, пока «живы». Когда они «умирают», возвращаясь в нейтральное состояние, другие новые ионы продолжают эстафету, сохраняя проводимость жидкости и постоянный электрический ток. Можно провести удивительную параллель с кристаллическими полупроводниками, где положительные и отрицательные носители заряда – электроны и дырки также возникают парами из-за тепловых флуктуаций. Важное отличие, однако, в том, что электроны и дырки в полупроводниках не «реальные» частицы, а, по сути, коллективные возбуждения всего кристалла, которые ведут себя как частицы. Свободные же положительные и отрицательные ионы в ионных жидкостях – истинные частицы, несущие электрический заряд. 

Как говорит профессор Николай Бриллиантов из Сколтеха, «Мы коллегами, ожидаем, что что явления, наблюдаемые в полупроводниках, будут обнаружены в ионных жидкостях комнатной температуры и найдут множество важных применений».  

*****

Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) – негосударственное научно-образовательное учреждение. Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит новые поколения исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром в новом тысячелетии. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности. Сайт: https://www.skoltech.ru/

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81
*protected email*

*protected email*

Разница между электронной и ионной проводимостью

Ключевое различие между электронной и ионной проводимостью заключается в том, что электронная проводимость — это движение электронов из одного места в другое, тогда как ионная проводимость — это движение ионов из одного места в другое.

Термин проводимость относится к передаче энергии через вещество. Здесь энергия может передаваться в различных формах, таких как тепло и электричество. Электронная проводимость и ионная проводимость — это две формы методов передачи энергии, которые классифицируются в зависимости от среды проводимости.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое электронная проводимость
3. Что такое ионная проводимость
4. Сравнение бок о бок – электронная и ионная проводимость в табличной форме
5. Резюме

Что такое электронная проводимость ?

Электронная проводимость — это процесс передачи энергии в виде электрического тока. Здесь способ проведения — движение электронов. Однако ни один электрон в любой системе не может внести свой вклад в этот метод проводимости. Электроны должны находиться в свободном состоянии, чтобы перемещаться из одного места в другое. Электроны внутренних оболочек атомов не могут двигаться. Еще одним требованием является наличие электрического поля, способного вызывать движение свободных электронов.

Рисунок 01: Проводимость электронов

Электроны, способные проводить проводимость, называются «электронами проводимости». Эти электроны не связаны прочно ни с одним атомом или молекулой. Эти свободные электроны могут перескакивать с орбитали атома на орбиталь соседнего атома. Однако в целом эти электроны связаны с проводником. Движение электронов начинается с приложения электрического поля. Электрическое поле задает направление движения электронов.

Что такое ионная проводимость?

Ионная проводимость — это процесс передачи энергии посредством движения ионных частиц. Во время ионной проводимости различные ионные частицы перемещаются из одного места в другое в соответствии с ионным градиентом. Ион представляет собой заряженную частицу; он может быть либо положительно заряжен, либо отрицательно заряжен. Положительно заряженные ионы движутся к отрицательно заряженным местам и наоборот. Склонность вещества к ионной проводимости измеряется как ионная проводимость. Обозначается λ.

Рисунок 02: Мембранная ячейка, используемая при электролизе соляного раствора, где ионная проводимость осуществляется через мембрану в середине для поддержания стабильной концентрации ионов.

Чаще всего мы используем термин ионная проводимость в отношении кристаллических решеток. Здесь ионная проводимость относится к движению ионов от одного дефекта к другому в кристаллической решетке. Процесс проводимости ионов представляет собой механизм тока, при котором энергия передается из одного места в другое.

В чем разница между электронной и ионной проводимостью?

Электронная проводимость и ионная проводимость — это две формы методов передачи энергии, которые классифицируются в зависимости от среды проводимости. Ключевое различие между электронной и ионной проводимостью заключается в том, что электронная проводимость — это движение электронов из одного места в другое, тогда как ионная проводимость — это движение ионов из одного места в другое.

Ниже приведена сводная таблица различий между электронной и ионной проводимостью.

Резюме — электронная и ионная проводимость

Электронная проводимость и ионная проводимость — это две формы методов передачи энергии, которые классифицируются в зависимости от среды проводимости. Ключевое различие между электронной и ионной проводимостью заключается в том, что электронная проводимость — это движение электронов из одного места в другое, тогда как ионная проводимость — это движение ионов из одного места в другое.

Артикул:

1. «Металлическая проводимость». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., доступна здесь.
2. «Электропроводность». ScienceDaily, ScienceDaily, доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Conduction E vs DOS» Tem5psu — собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia

2. «Chloralkali мембрана» Jkwchui — основано на * Bommaraju, Tilak V.; Орош, Пол Дж .; Сокол, Элизабет А. (2007). «Электролиз рассола». Электрохимическая энциклопедия. Кливленд: Университет Case Western Rsserve. MSN Encarta. «Хлорщелочной электролиз». Архивировано 31 октября 2009 г. (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 9.0007

2.4.1 Ионные проводники

2.4.1 Ионные проводники

2.4.1 Общие положения
Замечания

В ионных проводниках ток равен
транспортируется ионами, движущимися вокруг (и, возможно, также электронами и дырками).
Транспорт электрического тока через ионов или ионов и
электроны/дырки
, встречается в:
Проводящие жидкости называемые электролиты .
Ион
проводящие твердые вещества
, также называемые твердыми электролитами .
Ионная проводимость важна для многих продуктов: батарейки (т.е. обычные и
перезаряжаемый).
Топливные элементы .
Окна и дисплеи электрохромные .
Твердотельные датчики , особенно для реактивных газов.
В отличие от чисто электронного транспорта тока, всегда химическая реакция связана с потоком тока который
происходит везде, где ионный ток преобразуется в электронный ток, то есть на контактах или электродах.
Однако может существовать измеримая разность потенциалов без втекающий ток
ионные системы и, следовательно, приложения , а не , включающие химические реакции.
Это большая разница с током, протекающим с электронами (или
отверстия), где не требуется никакой химической реакции для протекания тока через контакты, поскольку «химические реакции»
просто означает, что система меняется со временем.
Если мы посмотрим на проводимость твердых ионных
проводники, мы смотрим на движение ионов в кристаллической решетке — т.е. движение (= диффузия)
O или H + ионы либо в виде межузельных атомов, либо в виде ионов решетки.
Другими словами, мы рассматриваем диффузию (ионизированных) атомов в некоторой кристаллической решетке, описываемую коэффициентом диффузии D .
Поскольку коэффициент диффузии D и подвижность
µ описывают по существу одно и то же, неудивительно, что они тесно коррелируют — по Эйнштейн-Смолуховский
отношение
(ссылка ведет на гиперскрипт полупроводника с выводом уравнения).
µ   =  e
· D


k T
Электропроводность твердотельных ионных дирижер таким образом
становится
s  = e · c · µ
=
e 2 · c · D


k T  
  =  e 2 ·
c · D 0


k T    
· exp–  900 72 Н м


к T  
с нормальным аррениусовским поведением коэффициента диффузии
и H m = энтальпия миграции иона, несущего один элементарный заряд. Другими словами: мы должны
ожидайте сложного и сильно зависящего от температуры поведения; в частности, если c также является сильной функцией
из Т .
     

9 0066

Ionics тема посвящена лекционные курсы,
здесь мы будем иметь дело только с двумя фундаментальными свойствами и уравнениями — Дебая длины и Нернста уравнением — в очень упрощенном виде.
Самая общая и самая простая ситуация, которую мы
необходимо учитывать, это контакт между двумя материалами, по крайней мере один из которых является твердый ионный
проводник
или твердый электролит. Соединения с жидкими электролитами, хотя и несколько сложнее,
по существу следовать той же линии рассуждений.
Поскольку это предполагает, что некоторые виды ионов могут двигаться,
или, другими словами, диффузная в твердом электролите локальная концентрация c подвижного иона может реагировать на два типа возбуждения
силы:
1. Концентрация
градиенты
, приводящие к потокам частиц j diff (и, для частиц с зарядом
q , автоматически на электрический ток j избранный   =   q ·
j
diff
) данные Ficks законы
j diff   =  – D · град( c )
С D = диффузионный
коэффициент
диффундирующей частицы.
2. Электрические поля E , вызывающие электрический ток
по закону Ома (или любой другой токо-вольтажной характеристике относится к
частный случай), т.е.

902 32

j поле   = s · E   =  q · c · µ · E
С мк = подвижность частицы.
Обе движущие силы могут быть
представить одновременно ; тогда общий ток или падение напряжения являются результатом
совместное действие двух движущих сил.
Обратите внимание, что в одном уравнении
ток пропорционален градиенту концентрации, тогда как в
другое уравнение пропорционально концентрации прямо . Это имеет
немедленные и далеко идущие последствия для всех случаев, когда в равновесии два компонента должны компенсировать друг друга
как мы увидим в следующем подразделе.
Как правило, двух парциальных токов не будет.
ноль и что-то нетто текущий поток наблюдается. Однако в условиях равновесия
нет чистого тока, для этого требуется, чтобы парциальные токи либо были равны нулю, либо чтобы они были одинаковыми
величины (и противоположных знаков), так что они компенсируют друг друга .
Таким образом, условие равновесия
q · j диф   =  j поле
Важность этого уравнения невозможно переоценить.


Опубликовано

в

от

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *