法拉第定律是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。该定律的使用没有限制条件。
它又分为两个子定律,即法拉第第一定律和法拉第第二定律。
第一定律
第一定律即为在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。
法拉第第一定律法拉第的研究表明,对单个电解池而言,在电解过程中,阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比。当我们讨论的是金属的电沉积时,用公式可以表示为:
$M=KQ=KIt$
式中,M—析出金属的质量;K—比例常数(电化当量);Q—通过的电量;I—电流强度;t—通电时间。
第二定律
第二定律即为通电于若干个电解池串联的线路中,当所取的基本粒子的荷电数相同时,在各个电极上发生反应的物质,其物质的量相同,析出物质的质量与其摩尔质量成正比。
物质的电化当量k跟它的化学当量成正比,所谓化学当量是指该物质的摩尔质量M跟它的化合价的比值,单位kg/mol。第二定律数学表达式:$k=M/Fn$。
式中,n指的是化合物中正或负化合价总数的绝对值;F为法拉第恒量,数值为F=9.65×10000C/mol,它是阿伏伽德罗数$NA=6.02214×10^{23}mol^{-1}$与元电荷$e=1.602176·10^{-19}C$的积,又称法拉第常数。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律,在电化生产中经常用到它。历史上,法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念,这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。在R.A.密立根测定电子的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数$N_o$。
法拉第定律是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。该定律的使用没有限制条件。
电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律,电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象,例如,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,产生的电流称为感应电流,产生的电动势(电压)称为感应电动势。
电磁感应定律中电动势的方向可以通过楞次定律或右手定则来确定。右手定则内容:伸平右手使拇指与四指垂直,手心向着磁场的N极,拇指的方向与导体运动的方向一致,四指所指的方向即为导体中感应电流的方向(感应电动势的方向与感应电流的方向相同)。楞次定律指出:感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化。简而言之,就是磁通量变大,产生的电流有让其变小的趋势;而磁通量变小,产生的电流有让其变大的趋势。
感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定;$e(t) = -(dΦ)/(dt)$。对动生的情况也可用$E=BLV$来求。
感应电动势的大小计算公式:
电路回路里面若不计内阻:$E=IR_总$
若计内阻:$E=I(r+R)$
电磁感应里:1,计算平均电动势的通式:$E=n\Delta \Phi/\Delta t$ n是线圈匝数,$\Delta \Phi/\Delta t$磁通量变化率
2,导体杆垂直切割磁感线杆两端的电动势$E= BLv$
3,杆旋转平面与磁场垂直两端的电动势$E=BL^2ω/2$ (ω指杆的角速度)
4,线圈在磁场中绕垂直磁场的的轴转动产生交流电的通式:$E=NBSωsinωt$,中性面开始计时
或$E=NBSωcosωt$,线圈平面平行磁场开始计时。
电流方向判断:
感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定,电源内部的电流方向:由负极流向正极。
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