磁場(chǎng)的電化學(xué)效應(yīng)的解釋

編輯: 路逍遙 關(guān)鍵詞: 復(fù)習(xí)方法 來源: 逍遙右腦記憶


在磁場(chǎng)的電化學(xué)效應(yīng)中,電流的獲得是通過磁場(chǎng)電極源源不斷的吸附溶液中的鐵離子來實(shí)現(xiàn)的。那么,溶液中的鐵離子應(yīng)該會(huì)越來越少才對(duì),現(xiàn)在大家都知道,溶液中的鐵離子是由另一個(gè)不帶磁場(chǎng)的電極上的鐵不斷的分解成鐵離子來實(shí)現(xiàn)的,那么,是通過什么樣的方式使電極上的鐵變成鐵離子并且溶解到溶液中的呢?

  在關(guān)于磁場(chǎng)的電化學(xué)效應(yīng)的微觀解釋和應(yīng)用過程中的兩個(gè)定性關(guān)系中我曾提出可以歸結(jié)到微觀粒子由于分子熱運(yùn)動(dòng)所形成的碰撞上,下面以硫酸亞鐵為例來具體討論這個(gè)問題。

  一、溶液中的狀態(tài)

  在一個(gè)盛著硫酸亞鐵的容器中,放置兩個(gè)鐵電極并相隔一定的距離,并且兩個(gè)電極用電流表相連。在其中一個(gè)電極附近放置一個(gè)磁場(chǎng),那么電流表則會(huì)有電流通過的指示。這就是磁場(chǎng)的電化學(xué)效應(yīng)。

  1、溶液的構(gòu)成

  在硫酸亞鐵溶液中,會(huì)存在如下幾種離子:Fe(一價(jià)、二價(jià)、三價(jià))、H(一價(jià))、H3O(一價(jià))、OH(負(fù)一價(jià))、SO4(負(fù)二價(jià))以及中性的水分子。在溶液中不停的碰撞進(jìn)行分子熱運(yùn)動(dòng)。

  2、溶液中離子的分布狀態(tài)

  由于鐵具有導(dǎo)磁性能,那么在磁場(chǎng)附近的電極上則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)源,它會(huì)對(duì)溶液中的鐵離子產(chǎn)生引力的作用,使磁場(chǎng)電極附近的鐵離子濃度大于溶液的平均鐵離子濃度。這導(dǎo)致磁場(chǎng)電極附近的正電荷濃度大于溶液的平均正離子濃度。關(guān)于正離子,溶液中還存在H、H3O兩種一價(jià)的正離子,由于磁場(chǎng)不能對(duì)它們產(chǎn)生引力的作用,因此在溶液中可以看作均勻分散的,與磁場(chǎng)無關(guān)。

  3、溶液中動(dòng)態(tài)的離子分布狀態(tài)

  溶液中動(dòng)態(tài)的離子分布狀態(tài)主要是由電極的磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用所形成。

 。1)磁場(chǎng)電極附近離子的動(dòng)態(tài)平衡

  我們知道,在攜帶磁場(chǎng)的電極附近,由于電極磁場(chǎng)的作用,會(huì)使這個(gè)電極周圍的鐵離子的密度大于溶液中的平均離子密度,和這個(gè)磁場(chǎng)電極相互碰撞的離子鐵離子相對(duì)來說較多,那么在鐵離子和鐵電極碰撞的過程中,鐵離子會(huì)從鐵電極上獲得電子,如果一個(gè)鐵離子和鐵電極碰撞的過程中從鐵電極上獲得兩個(gè)電子,那么鐵離子則會(huì)變成鐵原子,并被磁場(chǎng)電極所吸收。同時(shí)是鐵電極獲得兩個(gè)單位的正電荷。這樣的話,大量的鐵離子和在這個(gè)鐵電極的碰撞會(huì)使鐵電極產(chǎn)生大量的正電荷。大家知道其結(jié)果是在這個(gè)鐵電極上產(chǎn)生一個(gè)正電場(chǎng)。這個(gè)正電場(chǎng)同樣會(huì)對(duì)溶液中的負(fù)離子產(chǎn)生電場(chǎng)力,并使磁場(chǎng)鐵電極附近的負(fù)離子增多。當(dāng)磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)離子的兩種作用相互抵消的時(shí)候,那么則在磁場(chǎng)電極的附近產(chǎn)生一種離子分布的平衡狀態(tài)。此時(shí),磁場(chǎng)電極附近的正負(fù)離子達(dá)到一種平衡。正負(fù)離子的密度分布則是均勻的了。

  磁場(chǎng)的電化學(xué)效應(yīng)就在于不斷的打破這種平衡,將磁場(chǎng)電極上的正電荷轉(zhuǎn)移到其它的地方(另一個(gè)電極上),那么這樣的結(jié)果則形成溶液中的鐵離子不斷的向磁場(chǎng)電極靠攏,被磁場(chǎng)電極吸附。從而形成一個(gè)持續(xù)的電流。

 。2)沒有磁場(chǎng)電極附近離子的動(dòng)態(tài)平衡

  由于磁場(chǎng)電極和沒有磁場(chǎng)的電極是通過到線相連的,那么當(dāng)磁場(chǎng)電極產(chǎn)生一個(gè)正電場(chǎng)的時(shí)候,磁場(chǎng)電極上的正電荷密度大于負(fù)電荷密度(負(fù)電荷是鐵電極中的電子),那么通過導(dǎo)線,則將這種正電荷密度傳遞到?jīng)]有磁場(chǎng)的電極上,這一點(diǎn)是通過電子之間的庫倫力來實(shí)現(xiàn)的。這樣也同時(shí)在沒有磁場(chǎng)電極的鐵電極上建立一個(gè)正電場(chǎng)。通過電場(chǎng)力的作用,它同樣也會(huì)使這個(gè)鐵電極附近的負(fù)離子的密度增加。那么,通過負(fù)離子和沒有磁場(chǎng)的鐵電極的碰撞,將鐵原子以離子的形式從鐵電極上分離出去,從而減少電極上的正電荷。這樣,使電極上的鐵以鐵離子的形式溶解到溶液中。

  這樣,不但在溶液中形成一種穩(wěn)定的鐵離子定向移動(dòng),同時(shí)也會(huì)使導(dǎo)線上產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電流。

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