Соединение источников электрической энергии в батареи.

Часто источники электроэнергии соединяют между собой для питания электрических цепей. Соединение источников в батареи может быть последовательным и параллельным.

1) При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноимёнными полюсами. Положительный и отрицательный полюсы соединены проводником, следовательно, имеют одинаковый потенциал. Поэтому разность потенциалов между положительным полюсом первого источника и отрицательным полюсом второго равна сумме ЭДС этих источников. Если имеется n одинаковых источников ЭДС которых E, то разность потенциалов крайних полюсов при разомкнутой цепи будет в n раз больше, чем у одного источника E_б = n·E. Таким образом, при последовательном соединении ЭДС батареи равно сумме ЭДС отдельных источников, составляющих батарею. Это верно и в том случае, когда отдельные источники имеют различные ЭДС. Общее сопротивление батареи одинаковых источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников r_б=r₁+r₂+…+r_n=rn. Тогда, по закону Ома, сила тока в такой цепи

(22.9)

2) При параллельном соединении все положительные и все отрицательные полюсы источников тока нужно соединить между собой. На практике параллельно всегда соединяют источники с одинаковой ЭДС. При параллельном соединении ЭДС батареи равна ЭДС одного источника E_б = E. Сопротивление батареи всегда меньше сопротивления одного источника. Если цепь состоит из n одинаковых источников, с внутренним сопротивлением r у каждого, то сопротивление батареи r_б=r/n. Тогда по закону Ома,

. (22.10)

Лекция №23. Ток в электролитах. Электролиз и его законы.

Кроме металлов существуют жидкие проводники  это водные растворы солей, кислот и щелочей. В отличие от металлов, обладающих электронной проводимостью, их электропроводность возникает за счет движения ионов. Ионы – это атомы, у которых существует избыток или недостаток валентных электронов. Жидкие проводники, в которых носителями электрического заряда являются только ионы, назвали электролитами. Ни дистиллированная вода, ни растворяемое вещество в твердом состоянии (ионный кристалл) свободных ионов не содержат, и потому все они  хорошие изоляторы. Следовательно, ионы возникают только в процессе взаимодействия молекул растворенного вещества с молекулами воды. Процесс распада молекул растворенного вещества на ионы под воздействием растворителя называется электролитической диссоциацией. Не все растворы являются электролитами, например раствор сахара ток не проводит.

Чтобы выяснить, каким образом происходит диссоциация, рассмотрим полярную молекулу, например NaCl. В растворе каждая молекула растворенного вещества находится в окружении молекул растворителя. Если молекулы растворителя являются также полярными, они будут испытывать вблизи молекулы растворенного вещества ориентирующее действие создаваемого ею электрического поля. Поэтому молекулы растворителя повернутся к положительно заряженной части молекулы растворенного вещества своими отрицательными «концами», а к отрицательно заряженной части  положительными «концами» (рисунок 23.1; сплошным контуром обведена молекула растворенного вещества, пунктирными контурами  молекулы растворителя). При таком расположении молекул растворителя создаваемое ими поле ослабляет связь между разноименными нонами молекулы растворенного вещества, вследствие чего эта связь может оказаться разорванной за счет энергии теплового движения. Связь между ионами в молекуле растворяемого вещества ослабляется тем сильнее, чем больше диэлектрическая проницаемость жидкости, взятой в качестве растворителя. Из всех жидкостей самой большой диэлектрической проницаемостью обладает дистиллированная вода ( = 81). В соответствии с этим диссоциация молекул в водных растворах бывает особенно велика. Поэтому в процессе растворения поваренной соли за счёт тепловых соударений происходит распад молекул на ионы

.

Стрелки показывают, что процесс идёт в двух направлениях: наряду с диссоциацией молекулы на два иона идёт обратный процесс воссоединения ионов в нейтральную молекулу, называемый рекомбинацией.

Степенью или коэффициентом диссоциации называется отношение числа диссоциированных молекул электролита к общему числу его молекул:

, (23.1)

где n – концентрация диссоциированных молекул, а n₀ – концентрация всех молекул растворяемого вещества. Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации электролита n₀ и температуры. В слабых растворах почти все молекулы диссоциированы ( ≈ 1), с повышением концентрации степень диссоциации уменьшается (за счёт рекомбинации). При повышении температуры  увеличивается, так как тепловое движение способствует распаду молекул на ионы.