Электрическое сопротивление - Электрохимические методы исследования
Основной константой, характеризующей электрические свойства вещества, является удельное электрическое сопротивление, зависящее от природы вещества и от температуры.
Согласно закону Ома удельное электрическое сопротивление (с) [Ом-м]:
,
Где R - электрическое сопротивление, ом; S - площадь поперечного сечения, мІ; l - длина, м.
Температурная зависимость электрического сопротивления металлов подчиняется закону:
Сt = с0 (1+бt),
Где б - температурный коэффициент.
Электрическая проводимость обусловлена движением заряженных частиц и зависит от количества носителей заряда и их подвижности.
Для разбавленных твердых растворов, их удельное электрическое сопротивление по правилу Маттиссена представлено из двух слагаемых:
С = с(t) + с(x),
Где с(t) - электрическое сопротивление чистого металла, зависящее от температуры метала; с(x) остаточное электрическое сопротивление, не зависящее от температуры и определяется типом примеси и ее концентрацией.
Эта формула применима при содержании примеси до 1 ат.% Согласно правилу Линде, добавочное электрическое сопротивление, вызываемое содержанием примеси 1 ат.%, пропорционально квадрату разности валентностей чистого металла и примеси (?z):
?с(x) = a + b(?z) 2,
Где a, b - величины, определяющие свойства металла - растворителя.
Правило Маттиссена достаточно хорошо выполняется для большинства разбавленных металлических расплавов, правилу Линде многие расплавы не подчиняются. Механизм электрической проводимости в металлических расплавах и твердых металлах принципиально не различается. Переход металла из твердого в жидкое состояние сопровождается некоторым изменением электрических свойств: при плавлении удельное электросопротивление большинства металлов увеличивается в 1,5ч2 раза. Для некоторых металлов (Bi, Sb, As) характерно аномальное поведение: при плавлении их удельное электросопротивление уменьшается.
Электрическая проводимость оксидных расплавов близка к электропроводимости типичных электролитов и зависит от состава шлака и температуры. Это является одним из доказательств ионной теории строения шлаковых расплавов. Их ионная структура определяет преимущественно ионную проводимость в расплавленном состоянии. Электропроводимость определяется, в первую очередь, размерами катионов и анионов и силами взаимодействия между ними.
Повышение температуры увеличивает электропроводимость оксидных расплавов. При переходе из твердого состояния в жидкое электропроводимость резко возрастает.
Уравнение Я. И. Френкеля характеризует температурную зависимость электропроводимости ионных кристаллов:
Уравнение применимо и для оксидных расплавов, в которых перенос тока осуществляется только катионами (которые много меньше по размеру, чем анионы), т. е. если радиусы анионов велики по сравнению с катионами, и анионы остаются почти неподвижными в электрическом поле. При соблюдении уравнения Я. И. Френкеля экспертные данные укладываются в прямолинейную зависимость. Отклонения свидетельствуют о структурных изменениях, которые могут быть связаны с разложением комплексных анионов на простые.
Контактные методы измерения электрической проводимости расплавов. В основе лежит закон Ома: на фиксированном участке проводника из жидкого металла, имеющего длину l и площадь поперечного сечения S, определяется электросопротивление Rч. Из соотношения устанавливают значения удельной электропроводимости металла. Для определения электросопротивления проводника применяют следующие электрические измерительные схемы: схема вольтметра-амперметра, в которой при помощи вольтметра измеряют падение напряжения на концах проводника Vx, а амперметром - силу тока I. В этом случае значение Rx определяют по закону Ома: . Точность метода невысока (? 1%) и определяется классом точности приборов.
Компенсационный метод: в цепь включают эталонное сопротивление Rэ и с помощью потенциометра измеряют падение напряжения на проводнике Vx и эталоне Vэ. Расчет по формуле: более точный метод. С использованием моста Уитстона или двойного моста Томсона. Точность 0,2-0,3%, но необходимо учитывать контактные сопротивления и сопротивление проводов. Определение электропроводимости расплавов связано с техническими трудностями: контакт расплава с электродами, подбор материалов. Конструкции измерительных ячеек с различным расположением калиброванного канала, в котором проводник из жидкого металла, электроды токовые и потенциальные. Для расчета удельного электрического сопротивления (или электрической проводимости) по измеренному (методом моста или методом вольтметра-амперметра) значению электрического сопротивления расплава необходимо знать константу ячейки. Градуировку ячейки обычно производят водным раствором (при комнатной температуре) или расплавом NaCl или KCl (при 700-900°С).
Значение константы ячейки определяют по формуле:
Где r - сопротивление проводящих проводов и электродов при соответствующих температурах опыта; Rx измеряемое сопротивление.
Одним из способов определения r является предварительное определение.
Чаще используют другой метод, заключающийся в измерении электросопротивления при двух последовательных погружениях электродов на различную глубину.
Этот способ позволяет исключить поправку на сопротивление проводов (r), т. к. расчет удельного электрического сопротивления ведут по разности измеренных сопротивлений:
Где К1 и К2 константы ячейки при двух последовательных погружениях электродов.
Конструкция установки разработанной Б. М. Лепинских и О. А. Есиным (УПИ) с мостовой схемой измерения и ячейкой типа электрод-электрод. Регулирование глубины погружения электродов производится вращением стержня (#), при этом происходит подъем или опускание тигля при неподвижных электродах. Среднее значение константы ячейки устанавливают градуированием по 0,1 н раствору KCl. Этот метод используется для определения электрической проводимости двойных шлаковых систем. Схема моста позволяет измерять сопротивление расплавов с точностью до 0,01 ом. Относительная ошибка определения удельной электрической проводимости двойных шлаковых систем. Схема моста позволяет измерять сопротивление расплавов с точностью до 0,01 ом. Относительная ошибка определения удельной электрической проводимости достигает 11,8%.
Похожие статьи
-
Адсорбционные методы исследования свойств поверхности позволяют количественно охарактеризовать происходящие при адсорбции межмолекулярные взаимодействия,...
-
Методика отбора и хранения проб Отбор и хранение проб производилось согласно ГОСТ Р 51592-2000 "Общие требования к отбору проб".[35,36] Пробы воды в...
-
Введение - Электрохимические методы исследования
Кондуктометрия (от англ. conductivity - электропроводность и метрия) - совокупность электрохимических методов анализа, основанных на измерении...
-
Разрушение эмульсий в переменном электрическом поле. - Методы разрушения нефтяных эмульсий
Рассмотрим поведение взвешенных в нефти водяных капелек, образующие эмульсию и находящихся в переменном электрическом поле. Если безводную нефть...
-
Вычисления для следующих входных данных F=1000H m=200 кг m'=1 кг/сек k=2 t0=0 сек V0=0 м/сек B=50 n=50 V1 (t) - результаты, полученные с помощью...
-
Рис. 1 - Схема Заданы следующие значения: R1 = 18 Ом R2 = 25 Ом R3 = 20 Ом L1 = 28,65 мГн L2 = 31,83 мГн L3 = 63,66 мГн С1 = 318 мкФ С2 = 79,58 мкФ С3 =...
-
Из перечисленного обзора типов ММ, составляющих предмет ИСО, можно выделить следующие особенности ММ ИСО [3]. - Системный подход, заставляющий...
-
Теоретические основы кондуктометрического метода анализа - Электрохимические методы исследования
Кондуктометрические методы анализа основаны на измерении электропроводности исследуемых растворов. Существует несколько методов кондуктометрического...
-
В начале пятилетнего периода работы предприятию выделена сумма в C руб. для приобретения нового оборудования. Стоимость одного комплекта оборудования...
-
Динамическое программирование Динамическое программирование -- один из разделов оптимального программирования, в котором процесс принятия решения и...
-
Современные методы исследования в химии - Этапы становления химии
С середины 20 в. происходят коренные изменения в методах химических исследований, в которые вовлекается широкий арсенал средств физики и математики....
-
Метод дихотомии требует менее всего итераций цикла для получения корней уравнения с заданной точностью. Если расчет ведется без помощи ЭВМ, то это...
-
Определение температуры плавления Температуру плавления определяем с помощью малогабаритного нагревательного стола типа "Boetinus" с наблюдательным...
-
Легирование В настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Оказалось, что при...
-
Подсчет колоний микроорганизмов производился с помощью счетчика колоний Flash&;Go. Изначально с помощью сопутствующей программы производилась калибровка,...
-
С развитием системных исследований, с расширением экспериментальных методов изучения реальных явлений все большее значение приобретают абстрактные...
-
Провести комплексное исследование численных методов для задачи решения нелинейных уравнений. 1. Решить нелинейные уравнения А) ; Б) ; В) . 2....
-
Общая схема исследования: 1. Составление среднего образца. 2. Извлечение пестицидов из пробы. 3. Очистка экстракта. 4. Анализ экстракта. Прием образцов в...
-
Задание для исследования - Численное нахождение корня уравнения методом Рунге-Кутта
Исследовать решение обыкновенных дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутты. Подробное описание Метод этот пригоден для решения как одиночных...
-
Методы отбора выборок - Основы научных исследований
Известны три метода отборок выборок: случайный, систематический и комбинированный. В результате случайного отбора получается случайная выборка. Выборка...
-
Метод максимального правдоподобия - Основы научных исследований
Разработан Р. Фишером. Пусть Х 1 ,х 2 ...х N - выборка из генеральной совокупности случайной величины Х с функцией плотности вероятности Р(х, и),...
-
Основные понятия теории экономико-математического моделирования Кибернетический подход к исследованию экономико-математических систем Обычно...
-
Электрический генератор ток мощность Метод законов Кирхгофа I1 - I2 - I3 - I4 - I5 + I6 = 0 -E1 - E2 = I1R2 + I4R4 + I2R1 E1 - E3 = - I2R1 + I5R5 + I3R3...
-
Большинство современных исследований, посвященных предсказанию банкротства, используют больше одного метода моделирования и делают выводы о сравнительной...
-
Введение., Электрохимический метод получения металлов - Металлургия лития, рубидия и цезия
Получение лития, рубидия и цезия в виде металлов связано с рядом особенностей, обусловленных прежде всего высокой химиче-ской активностью этих металлов....
-
Метод наименьших квадратов - Основы научных исследований
Пусть проведен однофакторный эксперимент, в котором исследована зависимость У от Х . Установлено, что основные предпосылки регрессионного анализа...
-
В качестве основного статистического параметра совокупности данных используется среднее арифметическое ряда вариант: , (1) Где _ среднее значение ряда...
-
В пробирку переносят 2 см3 фильтрата водной вытяжки и по каплям добавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов раствор...
-
В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно...
-
При управлении подвижными объектами (такими, например, как мобильные роботы, подводные аппараты и т. п.) часто имеет место неопределенность цели, когда...
-
1. Ознакомиться с методами регрессионного анализа и планирования эксперимента; 2. Определить коэффициенты статистической характеристики объекта...
-
Методы выделения - Свойства флавоноидов
Для флавоноидов, как и для других веществ, не существует способа выделения, универсального для всех растительных материалов. В каждом конкретном случае...
-
В большинстве случаев структурная неопределенность вызвана неполнотой знания аналитической структуры уравнений модели объекта управления. При не...
-
Одним из наиболее важных аспектов построения систем моделирования является проблема цели. Любую модель строят в зависимости от цели, которую ставит перед...
-
Методы исследования, Методика оживления и очистки культуры - Этапы получения лизина
В основу эксперимента положена методика культивирования бактерии продуцента лизина штамма B-11167 Corynebacterium glutamicum на основе сред, предложенных...
-
Важным для системного подхода является определение структуры системы -- совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие....
-
Введение - Основные методы и принципы моделирования в исследовании систем управления
В данной работе я попытаюсь раскрыть основные методы и принципы моделирования в разрезе исследования систем управления. Моделирование (в широком смысле)...
-
Разработка новой парадигмы - О новой парадигме математических методов исследования
Организационно-экономическое и экономико-математическое моделирование, эконометрика и статистика предоставляют интеллектуальные инструменты для решения...
-
Основные понятия - О новой парадигме математических методов исследования
Целесообразно начать с определений используемых понятий. Термин "парадигма" происходит от греческого "paradeigma" -- пример, образец и означает...
-
Изложение в этой статье посвящено в основном научной области "Математические и инструментальные методы экономики", включающей...
Электрическое сопротивление - Электрохимические методы исследования