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磁場的電化學效應(yīng)的解釋

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

在磁場的電化學效應(yīng)中,電流的獲得是通過磁場電極源源不斷的吸附溶液中的鐵離子來實現(xiàn)的。那么,溶液中的鐵離子應(yīng)該會越來越少才對,現(xiàn)在大家都知道,溶液中的鐵離子是由另一個不帶磁場的電極上的鐵不斷的分解成鐵離子來實現(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)于磁場的電化學效應(yīng)的微觀解釋和應(yīng)用過程中的兩個定性關(guān)系中我曾提出可以歸結(jié)到微觀粒子由于分子熱運動所形成的碰撞上,下面以硫酸亞鐵為例來具體討論這個問題。

  一、溶液中的狀態(tài)

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

  1、溶液的構(gòu)成

  在硫酸亞鐵溶液中,會存在如下幾種離子:Fe(一價、二價、三價)、H(一價)、H3O(一價)、OH(負一價)、SO4(負二價)以及中性的水分子。在溶液中不停的碰撞進行分子熱運動。

  2、溶液中離子的分布狀態(tài)

  由于鐵具有導(dǎo)磁性能,那么在磁場附近的電極上則會產(chǎn)生一個磁場源,它會對溶液中的鐵離子產(chǎn)生引力的作用,使磁場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兩種一價的正離子,由于磁場不能對它們產(chǎn)生引力的作用,因此在溶液中可以看作均勻分散的,與磁場無關(guān)。

  3、溶液中動態(tài)的離子分布狀態(tài)

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

 。1)磁場電極附近離子的動態(tài)平衡

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

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

  (2)沒有磁場電極附近離子的動態(tài)平衡

  由于磁場電極和沒有磁場的電極是通過到線相連的,那么當磁場電極產(chǎn)生一個正電場的時候,磁場電極上的正電荷密度大于負電荷密度(負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)]有磁場的電極上,這一點是通過電子之間的庫倫力來實現(xiàn)的。這樣也同時在沒有磁場電極的鐵電極上建立一個正電場。通過電場力的作用,它同樣也會使這個鐵電極附近的負離子的密度增加。那么,通過負離子和沒有磁場的鐵電極的碰撞,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,同時也會使導(dǎo)線上產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電流。

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