द्रव आणि वायूंमध्ये विद्युत प्रवाह

द्रव मध्ये विद्युत प्रवाह

मेटल कंडक्टरमध्ये वीज मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या निर्देशित हालचालीने तयार होतो आणि ज्या पदार्थाचा कंडक्टर बनवला जातो त्यात कोणतेही बदल होत नाहीत.

अशा कंडक्टर, ज्यामध्ये विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह त्यांच्या पदार्थातील रासायनिक बदलांसह नसतो, त्यांना प्रथम श्रेणीचे कंडक्टर म्हणतात... त्यामध्ये सर्व धातू, कोळसा आणि इतर अनेक पदार्थांचा समावेश होतो.

परंतु निसर्गात विद्युत प्रवाहाचे असे वाहक देखील आहेत ज्यामध्ये विद्युत प्रवाहाच्या मार्गादरम्यान रासायनिक घटना घडतात. या कंडक्टरना दुसऱ्या प्रकारचे कंडक्टर म्हणतात... त्यात मुख्यत्वे आम्ल, क्षार आणि तळ यांच्या पाण्यातील विविध द्रावणांचा समावेश होतो.

जर तुम्ही काचेच्या भांड्यात पाणी ओतले आणि त्यात काही थेंब सल्फ्यूरिक ऍसिड (किंवा इतर अम्ल किंवा अल्कली) टाकले आणि नंतर दोन धातूच्या प्लेट्स घेतल्या आणि त्यांना तारा जोडल्या, या प्लेट्स भांड्यात खाली केल्या आणि विद्युत प्रवाह जोडला. स्विच आणि अॅमीटरच्या माध्यमातून वायर्सच्या दुसऱ्या टोकापर्यंत पोहोचा, त्यानंतर सोल्युशनमधून गॅस सोडला जाईल आणि जोपर्यंत सर्किट बंद आहे तोपर्यंत तो सतत चालू राहील.अम्लीकृत पाणी खरोखरच एक वाहक आहे. याव्यतिरिक्त, प्लेट्स गॅस फुगे सह झाकून सुरू होईल. मग हे बुडबुडे प्लेट्समधून वेगळे होतील आणि बाहेर येतील.

जेव्हा द्रावणातून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा रासायनिक बदल होतात, परिणामी गॅस बाहेर पडतो.

त्यांना दुस-या प्रकारच्या इलेक्ट्रोलाइट्सचे कंडक्टर म्हणतात आणि इलेक्ट्रोलाइटमधून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा उद्भवणारी घटना म्हणजे इलेक्ट्रोलिसिस.

इलेक्ट्रोलाइटमध्ये बुडलेल्या मेटल प्लेट्सला इलेक्ट्रोड म्हणतात; त्यातील एकाला वर्तमान स्त्रोताच्या सकारात्मक ध्रुवाशी जोडलेले आहे आणि त्याला एनोड म्हणतात आणि ऋण ध्रुवाशी जोडलेले दुसरे कॅथोड आहे.

द्रव कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाहाचा मार्ग काय ठरवते? असे दिसून आले की अशा द्रावणांमध्ये (इलेक्ट्रोलाइट्स) आम्ल रेणू (अल्कली, मीठ) सॉल्व्हेंटच्या क्रियेखाली (या प्रकरणात पाणी) दोन घटकांमध्ये विभागतात आणि रेणूच्या एका भागावर सकारात्मक विद्युत चार्ज असतो आणि दुसरा भाग असतो. नकारात्मक एक.

विद्युतभार असलेल्या रेणूच्या कणांना आयन म्हणतात... जेव्हा आम्ल, मीठ किंवा अल्कली पाण्यात विरघळली जाते तेव्हा द्रावणात मोठ्या प्रमाणात सकारात्मक आणि नकारात्मक दोन्ही आयन येतात.

द्रावणातून विद्युत प्रवाह का गेला हे आता स्पष्ट झाले पाहिजे, कारण विद्युत् स्त्रोताशी जोडलेल्या इलेक्ट्रोड्सच्या दरम्यान, ए. संभाव्य फरकदुसऱ्या शब्दांत, त्यापैकी एक सकारात्मक चार्ज झाला आणि दुसरा नकारात्मक चार्ज झाला. या संभाव्य फरकाच्या प्रभावाखाली, सकारात्मक आयन नकारात्मक इलेक्ट्रोड - कॅथोड आणि नकारात्मक आयन - एनोडच्या दिशेने मिसळू लागले.

अशाप्रकारे, आयनांची गोंधळलेली हालचाल ही एका दिशेने नकारात्मक आयनांची आणि दुसर्‍या दिशेने सकारात्मक आयनांची सुव्यवस्थित विरुद्ध हालचाल बनली आहे.ही चार्ज ट्रान्सफर प्रक्रिया इलेक्ट्रोलाइटद्वारे विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह आहे आणि जोपर्यंत इलेक्ट्रोड्समध्ये संभाव्य फरक आहे तोपर्यंत होतो. जसजसा संभाव्य फरक अदृश्य होतो, इलेक्ट्रोलाइटद्वारे प्रवाह थांबतो, आयनांची क्रमबद्ध हालचाल विस्कळीत होते आणि गोंधळलेली हालचाल पुन्हा सुरू होते.

उदाहरण म्हणून, इलेक्ट्रोलिसिसच्या घटनेचा विचार करा, जेव्हा तांबे सल्फेट CuSO4 च्या द्रावणातून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा त्यात तांबे इलेक्ट्रोड कमी होतात.

तांबे सल्फेटच्या द्रावणातून जेव्हा विद्युत्विघटन होते तेव्हा इलेक्ट्रोलिसिसची घटना: C — इलेक्ट्रोलाइट असलेले जहाज, B — वर्तमान स्त्रोत, C — स्विच

इलेक्ट्रोड्समध्ये आयनची उलट हालचाल देखील होईल. सकारात्मक आयन तांबे आयन (Cu) असेल आणि ऋण आयन ऍसिड अवशेष (SO4) असेल. कॉपर आयन, कॅथोडच्या संपर्कात असताना, डिस्चार्ज केले जातील (गहाळ झालेले इलेक्ट्रॉन स्वतःला जोडून), म्हणजेच ते शुद्ध तांब्याच्या तटस्थ रेणूंमध्ये रूपांतरित होतील आणि सर्वात पातळ (आण्विक) स्वरूपात कॅथोडवर जमा केले जातील. ) थर.

एनोडपर्यंत पोहोचणारे नकारात्मक आयन देखील बाहेर काढले जातात (अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दान करा). परंतु त्याच वेळी, ते एनोडच्या तांबेसह रासायनिक अभिक्रियामध्ये प्रवेश करतात, परिणामी तांबे रेणू सीटीआय ऍसिड अवशेष SO4 मध्ये जोडला जातो आणि कॉपर सल्फेट CnasO4 चा एक रेणू तयार होतो आणि परत येतो. इलेक्ट्रोलाइट

या रासायनिक प्रक्रियेला बराच वेळ लागत असल्याने, इलेक्ट्रोलाइटमधून बाहेर पडणाऱ्या कॅथोडवर तांबे जमा होतात. या प्रकरणात, कॅथोडवर गेलेल्या तांब्याच्या रेणूंऐवजी इलेक्ट्रोलाइटला, दुसऱ्या इलेक्ट्रोड, एनोडच्या विघटनामुळे नवीन तांबे रेणू प्राप्त होतात.

तांब्याऐवजी झिंक इलेक्ट्रोड घेतल्यास हीच प्रक्रिया होते आणि इलेक्ट्रोलाइट हे झिंक सल्फेट ZnSO4 चे द्रावण असते.झिंक देखील एनोडमधून कॅथोडमध्ये स्थानांतरित केले जाईल.

म्हणून, धातू आणि द्रव कंडक्टरमधील विद्युत प्रवाह यातील फरक या वस्तुस्थितीत आहे की धातूंमध्ये चार्ज वाहक केवळ मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात, म्हणजे. इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये असताना नकारात्मक शुल्क वीज पदार्थाच्या विरुद्ध चार्ज केलेल्या कणांद्वारे वाहून नेले जाते - विरुद्ध दिशेने फिरणारे आयन. म्हणूनच इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये आयनिक चालकता असल्याचे म्हटले जाते.

इलेक्ट्रोलिसिसची घटना 1837 मध्ये बी.एस. जेकोबी यांनी शोधून काढली, ज्यांनी विद्युत प्रवाहाच्या रासायनिक स्त्रोतांचा अभ्यास करण्यासाठी आणि सुधारण्यासाठी असंख्य प्रयोग केले. जेकोबीला असे आढळले की तांबे सल्फेटच्या द्रावणात ठेवलेल्या इलेक्ट्रोडपैकी एक, जेव्हा विद्युत प्रवाह त्यातून जातो तेव्हा तांब्याने लेपित होते.

या इंद्रियगोचरला इलेक्ट्रोफॉर्मिंग म्हणतात, आता ते एक अत्यंत मोठे व्यावहारिक अनुप्रयोग शोधते. याचे एक उदाहरण म्हणजे धातूच्या वस्तूंना इतर धातूंच्या पातळ थराने कोटिंग करणे, उदाहरणार्थ निकेल प्लेटिंग, गोल्ड प्लेटिंग, सिल्व्हर इ.

वायूंमध्ये विद्युत प्रवाह

वायू (हवेसह) सामान्य परिस्थितीत वीज चालवत नाहीत. उदाहरणार्थ, एक ध्येय ओव्हरहेड लाईन्ससाठी वायरएकमेकांना समांतर निलंबित केल्यामुळे, ते हवेच्या थराने एकमेकांपासून वेगळे केले जातात.

तथापि, उच्च तापमानाच्या प्रभावाखाली, एक मोठा संभाव्य फरक आणि इतर कारणांमुळे, द्रव वाहकांसारखे वायू, आयनीकरण करतात, म्हणजे, वायूच्या रेणूंचे कण त्यांच्यामध्ये मोठ्या संख्येने दिसतात, जे विजेचे वाहक म्हणून, उत्तीर्ण होण्यास हातभार लावतात. गॅसद्वारे विद्युत प्रवाह.

परंतु त्याच वेळी, वायूचे आयनीकरण द्रव कंडक्टरच्या आयनीकरणापेक्षा वेगळे असते.जर रेणू द्रवामध्ये दोन चार्ज केलेल्या भागांमध्ये विभागला गेला तर आयनीकरणाच्या क्रियेखाली वायूंमध्ये इलेक्ट्रॉन नेहमी प्रत्येक रेणूपासून वेगळे केले जातात आणि आयन रेणूच्या सकारात्मक चार्ज केलेल्या भागाच्या रूपात राहतो.

एखाद्याला फक्त वायूचे आयनीकरण थांबवावे लागते, कारण ते प्रवाहकीय होणे बंद होते, तर द्रव नेहमी विद्युत प्रवाहाचा वाहक राहतो. म्हणून, बाह्य कारणांच्या कृतीवर अवलंबून, गॅसची चालकता ही एक तात्पुरती घटना आहे.

तथापि, काहीतरी वेगळे आहे इलेक्ट्रिकल डिस्चार्जचा प्रकारआर्क डिस्चार्ज किंवा फक्त इलेक्ट्रिक आर्क म्हणतात. प्रथम रशियन विद्युत अभियंता व्ही. व्ही. पेट्रोव्ह यांनी 19 व्या शतकाच्या सुरूवातीस इलेक्ट्रिक आर्क इंद्रियगोचर शोधला होता.

व्ही.व्ही. असंख्य प्रयोग करून, पेट्रोव्हने शोधून काढले की वर्तमान स्त्रोताशी जोडलेल्या दोन कोळशांच्या दरम्यान, हवेत सतत विद्युत डिस्चार्ज दिसू लागला, ज्यात तेजस्वी प्रकाश होता. त्यांच्या लेखनात, व्ही.व्ही. पेट्रोव्ह यांनी लिहिले की या प्रकरणात "गडद शांतता पुरेशी तेजस्वीपणे प्रकाशित केली जाऊ शकते." अशा प्रकारे, प्रथमच, विद्युत प्रकाश प्राप्त झाला, जो व्यावहारिकपणे दुसर्या रशियन विद्युत अभियंता, पावेल निकोलायेविच याब्लोचकोव्हने लागू केला होता.

"Svesht Yablochkov", ज्याचे काम इलेक्ट्रिक आर्कच्या वापरावर आधारित आहे, त्यांनी त्या वेळी इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये एक वास्तविक क्रांती केली.

आर्क डिस्चार्जचा वापर आज प्रकाश स्रोत म्हणून केला जातो, उदाहरणार्थ स्पॉटलाइट्स आणि प्रोजेक्शन उपकरणांमध्ये. चाप डिस्चार्जचे उच्च तापमान यासाठी वापरण्याची परवानगी देते आर्क फर्नेस उपकरणे… सध्या, अतिशय उच्च प्रवाहाने चालणाऱ्या चाप भट्टी अनेक उद्योगांमध्ये वापरल्या जातात: पोलाद, कास्ट लोह, फेरोअलॉय, कांस्य इ. वितळण्यासाठी. आणि 1882 मध्ये, एनएन बेनार्डोस यांनी प्रथम धातू कापण्यासाठी आणि वेल्डिंगसाठी आर्क डिस्चार्जचा वापर केला.

गॅस पाईप्समध्ये, फ्लोरोसेंट दिवे, व्होल्टेज स्टॅबिलायझर्स, इलेक्ट्रॉन आणि आयन बीम मिळविण्यासाठी, तथाकथित ग्लो गॅस डिस्चार्ज.

स्पार्क डिस्चार्ज गोलाकार स्पार्क गॅप वापरून मोठ्या संभाव्य फरकांचे मोजमाप करण्यासाठी वापरले जाते, ज्याचे इलेक्ट्रोड पॉलिश पृष्ठभागासह दोन धातूचे गोळे आहेत. गोळे वेगळे केले जातात आणि त्यांना मोजता येण्याजोगा संभाव्य फरक लागू केला जातो. त्यानंतर बॉल त्यांच्यामध्ये स्पार्क जाईपर्यंत जवळ आणले जातात. बॉल्सचा व्यास, त्यांच्यातील अंतर, हवेचा दाब, तापमान आणि आर्द्रता जाणून घेतल्यावर त्यांना विशेष तक्त्यांनुसार बॉलमधील संभाव्य फरक सापडतो. या पद्धतीद्वारे, हजारो व्होल्ट्सच्या ऑर्डरमधील संभाव्य फरक काही टक्के अचूकतेने मोजणे शक्य आहे.