第五章电学-PPT精选
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物理化学第五章 电化学基础
KNO3
NaAs
0.508
0.554
0.Байду номын сангаас09
0.555
0.509
0.557
0.510
0.559
0.512
0.561
第二节 电解质溶液的电导及应用应用
• 一、电导、电导率和摩尔电导率 （一）电导
对于电子导体，常用电阻来衡量材料的导电能力。导
体的电阻R与其长度l成正比、与材料的横截面积A成反比。
即
l R A
2Cl 2e Cl 2
• 氧化还原作用使两电极分别得到和放出电子，其 效果就好像在负极有电子进入了溶液，而正极得
到了人溶液跑出来的电子一样，如此使电流在电
极与溶液界面处得以连续。两电极间的外电路靠
第一类导体的电子迁移导电。这样就构成了整个
回路中连续的电流。
• 综上所述，可以归纳两点结论 1、借助电化学装置可以实现电能与化学能的相互转 化。在电解池中，电能转变为化学能；在原电池 中，化学能转变为电能。 2、电解质溶液的导电机理是： （i）电流通过溶液是由正负离子的定向迁移来实现 的； （ii）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于 两电极上分别发生氧化还原作用时导致电子得失 而形成的。
• 应强调指出，借助电化学装置实现电能与化学能 的相互转换时，必须既有电解质溶液中的离子定 向迁移，又有电极上发生的电化学反应。若二者 缺一，则转换是不可能持续进行的。 （i）电化学装置的两电极中，电势高者称为正极， 电势低者称为负极；
（ii）电化学装置的两电极中，发生氧化反应者称 为阳极，发生还原反应者称为阴极；
• 由于不同离子的价数不同，发生1mol物质的电极反应所需
的电子数会不同，通过电极的电量自然也不同。例如， 1mol Cu 在电极上还原为Cu需要2 mol电子，而1 molAg
第五章 电化学基础
可分为:Cu2Βιβλιοθήκη +2e- Cu 还原半反应
Zn
Zn2++2e- 氧化半反应
其中:高氧化值者 Cu2+、Zn2+ 称氧化态; 低氧化值者 Cu、 Zn 称还原态。
可归结为：
氧化态Ⅰ+还原态Ⅱ 还原态Ⅰ+氧化态Ⅱ
此外，还有氧化态的概念。
氧 化 数(值）
概念：化合物中某元素的形式荷电数。 规定：某元素的一个原子的荷电数，
正极反应：Cu2++2e- Cu
还原半反应
电池反应: Cu2++Zn
Zn2++Cu
铜 锌 原 电 池：
电极
电极反应
电对
•负极：Zn ⇌ Zn 2+ + 2e 氧化反应 Zn2+/ Zn
•正极：Cu2+ + 2e ⇌ Cu 还原反应 Cu2+ / Cu
电池反应：Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
在中性溶液中：
0.0592 lg c14 (H ) 6
Cr2O72 / Cr 3
1.232
0.0592 lg(107 )14 6
< =0.265V
θ (1.232)
Cr2O72-的氧化性减弱
•大多数含氧酸盐的氧化能力随酸度增大而增强.
5.2.4 电极电势的应用
• 1.计算原电池的电动势 • 2.判断氧化还原反应的方向 • 3.判断氧化剂、还原剂的相对强弱 • 4.判断氧化还原反应进行的程度
Zn∣Zn2+ Cl-∣Cl2∣Pt
Fe3+,Fe2+∣Pt Ag∣AgCl∣Cl-
第五章 电化学步骤动力学
它只在一定的电 流范围内适用
a blgi
a，b的物理意义不明确，不 能说明电位的变化是怎样影 响电极反应速度的。
❖ 即电极电位直接影响到电子在两相间的传递，直接与电化学步骤的 快慢有关。
❖ 为了从理论上证明这个公式的合理性，必须从理论上来进行推导和 说明，因此必须建立起描叙电化学步骤动力学状态的方程。
❖ 此时，电化学步骤动力学方程不能进行简化，必须用整个公式来描叙， 即：
ik
i阴
i阳
i0
[exp(
nF
RT
)
exp(
nF
RT
)]
iA
i阴
i阳
i0[exp(
nF
RT
)
exp( nF
RT
)]
5.4、电化学的基本动力学参数
1.传递系数：－－α、β ❖描述电极电位对活化能影响程度的动力学参数，叫对称系数，或传递系数。
❖ 用电流密度来表示反应速度，即：
i阴
V阴 s
nF
nFZ阴Co'
exp( W阴 RT
)
i阳
nF
V阳 s
nFZ阳CR'
exp( W阳 ) RT
❖ 因扩散步骤很快，则
Co' Co
CR' CR
i阴
nFZ阴Co
exp(
W阴 RT
)
nFK阴Co
i阳
nFZ阳CR
exp(
W阳 RT
)
nFK阳CR
5.1巴特勒－伏尔摩方程
a
2.303RT
nF
lg i0
2.303RT
nF
lg
ia
（5-10）
第五章 电化学基础
0.05917 lg 0.10 0.05917 lg 0.010
0.10 E 0.05917 lg 0.05917 (V) 0.010
二. 比较氧化剂和还原剂的相对强弱
越大 电极的 氧化型物质氧化能力↑
共轭还原型物质还原能力↓
还原型物质还原能力↑ 共轭氧化型物质氧化能力↓
（1）Mn2+ + 2e
2
Mn
2
(Mn / Mn) (Mn
0.05917 / Mn) lg c(Mn 2 ) 2
（2）2H2O + 2e
H2 + 2OH0.05917 1 (H 2O / H 2 ) (H 2O / H 2 ) lg 2 p(H 2 ) {c(OH )}2 Ag + Br-
∵ ∴
(H / H 2 ) 0.00 V
E 待测
例如：测定Zn2+/Zn电极的标准电极电势
将Zn2+/Zn与SHE组成电池
(-)Pt,H2(100kPa)|H+(1mol· -1)||Zn2+(1mol· -1)|Zn(+) L L
298.15K时， E =-0.763V，
电池反应：
二、原电池符号
(-)Zn | Zn2+(c1) || Cu2+(c2) | Cu(+) 相界面 盐桥
电极导体
溶液
同相不同物种用“，”分开，
负极“ - ”在左边，正极“ + ”在右边； 溶液、气体要注明cB，pB ，固体浓度忽略
纯液体、固体和气体写在惰性电极(Pt)一边用“ , ”分开。
例1：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。 2Fe2 1.0mol L1 Cl2 100kPa
电化学原理第五章
17:59:38
当电极上有电流通过时，三种传质方式可能同时存在， 但在一定区域，一定条件下，只有一至二种传质方式起主要 作用。 电极反应消耗大量粒子，要靠传质过程补充，若电解液 含较多电解质，则可忽略电迁移传质作用，向电极表面传输 反应粒子主要由扩散和对流串联而成。通常对流传质的速度 原大于扩散传质的速度，故液相传质过程速度主要由扩散传 质过程控制，它可代表整个液相传质过程动力学的特征，本 章讨论扩散传质动散。 反应初期，反应粒子浓度变化不太大,浓度梯度较小，扩散较 慢，扩散发生范围主要在离电极较近区域，随反应进行，扩 散过来的反应粒子的数量远小于电极反应的消耗量，梯度较 大，扩散范围也增大，反应粒子的浓度随时间和电极表面距 离变化而不断变化。
17:59:38
扩散层中各点的反应粒子浓度是时间和距离的函数，即 Ci=f(x,t) 反应浓度随x和t不断变化的扩散过程，是一种不稳定的扩散 传质过程。这个阶段内的扩散称非稳态扩散或暂态扩散，反 应粒子是x与t的函数。
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二、液相传质三种方式的相对比较 （1）传质推动力不同 电迁移：电场力，存在电位梯度 对流传质： 自然对流：或温度差存在，实质是不同部分溶液存在重 力差。 强制对流：是搅拌外力，机械、空气搅拌等。 扩散传质: 推动力是存在浓度差。 （2）从传输的物质粒子的情况看 电迁移只能传输带电粒子，扩散和对流既可传输离子，也可传输 分子，甚至粒子。 电迁移和扩散过程粒子间溶质与溶剂存在相对运动，对流传质过 程中，溶液一部分相对于另一部分作相对运动，在运动的溶液内 部，溶质与溶剂分子一起运动，二者间无明显相对运动。 （3）从传质作用区域考虑 把电极表面和附近的液层大划分为双电层区，扩散层区和对流区 。
J Ag DAg dCAg dx DAg
当电极上有电流通过时，三种传质方式可能同时存在， 但在一定区域，一定条件下，只有一至二种传质方式起主要 作用。 电极反应消耗大量粒子，要靠传质过程补充，若电解液 含较多电解质，则可忽略电迁移传质作用，向电极表面传输 反应粒子主要由扩散和对流串联而成。通常对流传质的速度 原大于扩散传质的速度，故液相传质过程速度主要由扩散传 质过程控制，它可代表整个液相传质过程动力学的特征，本 章讨论扩散传质动散。 反应初期，反应粒子浓度变化不太大,浓度梯度较小，扩散较 慢，扩散发生范围主要在离电极较近区域，随反应进行，扩 散过来的反应粒子的数量远小于电极反应的消耗量，梯度较 大，扩散范围也增大，反应粒子的浓度随时间和电极表面距 离变化而不断变化。
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扩散层中各点的反应粒子浓度是时间和距离的函数，即 Ci=f(x,t) 反应浓度随x和t不断变化的扩散过程，是一种不稳定的扩散 传质过程。这个阶段内的扩散称非稳态扩散或暂态扩散，反 应粒子是x与t的函数。
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二、液相传质三种方式的相对比较 （1）传质推动力不同 电迁移：电场力，存在电位梯度 对流传质： 自然对流：或温度差存在，实质是不同部分溶液存在重 力差。 强制对流：是搅拌外力，机械、空气搅拌等。 扩散传质: 推动力是存在浓度差。 （2）从传输的物质粒子的情况看 电迁移只能传输带电粒子，扩散和对流既可传输离子，也可传输 分子，甚至粒子。 电迁移和扩散过程粒子间溶质与溶剂存在相对运动，对流传质过 程中，溶液一部分相对于另一部分作相对运动，在运动的溶液内 部，溶质与溶剂分子一起运动，二者间无明显相对运动。 （3）从传质作用区域考虑 把电极表面和附近的液层大划分为双电层区，扩散层区和对流区 。
J Ag DAg dCAg dx DAg
《电机学》课件 第五章异步电机3
5. 今有一台8极同步电机与一台4极绕线式感应电机同轴联接， 两台电机定子都接在50Hz的电源上。绕线式感应电机的转子引出 三相接线作为电源输出。求输出的电流频率是多少？
6. 在直流电机中铁耗是什么供给？感应电动机中铁耗又由什么 供给？为什么？
7.一台三相感应电动机，P=17kW, V=380V，定子绕组三角形接法， 4极，I=19A，f=50Hz，额定运行时有 定子铜耗=700W，转子铜耗 =500W，铁耗=450W,机械损耗=15W, 附加损耗=200W, 计算该机 在额定状态下的电磁转矩。
2、1 定子绕组串电抗起动
UX 1 U N a
2 k
I st UX 1 I stN U N a
2
Tst UX 2 1 ( ) 2 TstN U N a
2 k 2
R ( Xk X ) a R Xk
2、2 用Y-Δ起动器起动
UX 1 U N 3
I st 1 I stN 3
5.10 电磁转矩的三种表达式
1、物理表达式
pm1 N 1 k N1 ) ' ' Tem ( ) m I 2 cos 2 C M m I 2 cos 2 2
2、参数表达式
Tem
' R2 2 m1 pU 1 s ' R2 2 2 f 1 [( R1 ) ( X 1 X '2 ) 2 ] s
Tem
Pmec
2 n 2 (1 s )n1 ( 1 s ) 1 60 60
P2 T2
Tem T2 T0
pmec pad T0
Pmec Pmec Pem Tem ( 1 s ) 1 1
第5章超微电极电化学
超微电极存在强的边缘效应。从本质上分析，是因为具有较大的径
向扩散作用
非线性扩散电流与线性扩散Байду номын сангаас流
以有限圆盘电极为例 线性扩散：垂直于电极表面方向的扩散称为线性扩散，产
生的电流为线性扩散电流； 非线性扩散：沿半径方向的扩散称为非线性扩散，产生的
电流为非线性扩散电流 电极尺寸的影响： ❖ 半径大：线性扩散为主 ❖ 半径小：非线性扩散为主
制作工艺困难！
例：超微圆盘电极制备
5.2 超微电极的基本特征
超微电极：尺寸小＜10-2cm，电极表面扩散层厚度为
~ 10-2 10-3cm，超微电极的尺寸小于扩散层厚度。
超微电极的特点：
1. 易于达到稳定电流 2. 超微电极时间常数很小 3. 可应用于电阻高的溶液 4. 超微电极表面的扩散
一、易于达到稳定电流
相对来说，绝对值不大。
➢ 电极表面附近溶液的电阻(Rs)—扩散层电阻
计算公式：Rs=s/4r0
溶剂电阻s较金属的比电阻大得多！
主要来源！
超微电极的i·R降并不大！
原因：
超微电极的电流密度很大，但面积小，绝对电流值并不大。 一般在10-9~10-12A
对伏安曲线的影响可忽略
实验技术：
可采用两电极系统 支持电解质的浓度不要求很大，甚至不需要
超微电极的扩散过程类似于球形电极，可用球形电 极模型近似处理。
On e R
非稳态扩散过程的电流：
C0 (tr,t)D 02C 0 r(2 r,t)2 rC0 (rr,t) C R (tr,t)D 02C R r(2r,t)2 rC R (rr,t)
解扩散性方程得到O、R的还原、氧化电流：
ik 4nF 0 C 0 * r D 0r 0 D 20 t 4nr0F 很0 C 小0 ，r D 0 忽,t略 r 不0计r 0 D 20 t
大学物理课件——第五章 静电场
作业： 5.2
3.电场强度
3.1 电场的概念 电场间相互作用的场的观点:
电荷
电场
电荷
电场：电荷周围空间存在的一种场，叫电场。静 止电荷产生的电场，叫静电场。
电场的基本性质：对电荷产生作用力
3.2.电场强度
Q
E F q0
q0
F
E
为矢量：
大 方
小 向
: :
E F / q0 沿F 方向
德国数学家和物理学家。1777年4月30日生于德国布伦瑞克，幼时家境贫困， 聪敏异常，受一贵族资助才进学校受教育。1795~1789年在哥廷根大学学习， 1799年获博士学位。1870年任哥廷根大学数学教授和哥廷根天文台台长，一直 到逝世。1833年和物理学家W.E.韦伯共同建立地磁观测台，组织磁学学会以联 系全世界的地磁台站网。1855年2月23日在哥廷根逝世。
谢水奋 副教授 厦门大学物理系 sfxie@
1-16周 星期一 第3-4节 1号楼（学武楼）C206 1-16周 星期四 第5-6节 1号楼（学武楼）A206
教学内容：
电磁学篇（课本上册第5-8章） 振动与波动（课本上册第4章） 波动光学篇(课本下册第12章)
考核方式：
玻璃棒与丝绸摩擦后所带 的电荷为正电荷。
摩擦起电
物体所带电荷量，符号Q （q），单位库伦 C。
1.2 电荷的基本性质 a. 电荷间有力的相互作用，同性相斥，异性相吸。
b.电的中和；
1.3 物质的电结构 物体因得失电子而带电荷。得到电子带负电；
失去电子带正电。电荷是物质的一种基本属性， 就象质量是物质一种基本属性一样。
32
4
E
P
E－ r
电化学原理第5章：液相传质步骤动力学介绍
Ci0 Cis1 Cis4
1
100
非稳态扩
ci f（x，t）
• 稳态扩散：扩散的速度不 断提高，扩散补充的反应
散
dc 常数 dx
离子数与电极反应消耗的
反应粒子数相等，扩散层
扩散层厚度δ随时间变化
稳态扩散：
ci f（x） dc 常数 dx
中，各点的反应粒子浓度
分布不再随时间的变化而 变化，仅仅是距离的函数。
2 0.62nFD2 / 3 1/ 61/（ ci0 cis）
jd nFDi
ci0
0.62nFD2 / 3 1/ 6 1/ 2 ci0
(5.19)
3、旋转圆环-圆盘电极
控制盘电极和环电极 之间的电位差，研 究电极过程的中间 产物。
5.2.4、电迁移对稳态扩散过程的影响 1、电解质溶液中的电迁移现象
四、电迁移对稳态扩散过程的影响
5.2.1 理想条件下的稳态扩散
1.理想条件：排除电迁移的影响，区分扩散区 和对流区，人为地创造一种单纯的扩散过程
0 s c Ag c Ag
强烈搅拌
管径极小
C0
K
大量局外 电解质
dc c c 常数 dx l
0 s
Ag
NO 3
2.理想稳态扩散的动力学规律
液相传质步骤控制的动力学规律，然后再考虑其他
单元步骤对它的影响。
液相传质动力学，实际上是讨论电极表面物质浓度 变化的速度（向电极表面传输物质的速度）。
与电极反应的速度有关，但如果我们假定电极反应
速度很快，那么这种物质浓度的变化速度主要取决
于液相传质的方式及其速度。
因此．我们要先研究液相传质的几种方式。
电化学研究方法第五章
t
5-7，5-8就是电极浓度表达式，式中 为辅助变量 由5-7，5-8可推导出循环. 伏安法中响应曲线的方程式.
2.无量纲积分方程式
①Nernst方程式的引入: Nernst方程式的引入必然涉及到可逆的概 , CO(0,t), CR(0,t) 之间的关系，对 念, 因为这是必须找一个 可逆过程，可用Nernst方程 0 RT CO(0, t )
i( )d 1 {1 exp[ jat ]} o nFC 0 O DO(t )
t
5-13
这里必须指出的是5-11 a 哪里呢？
nF V 是一个特殊的表达式，特殊在 RT
③无量纲概念的引入： a.无量纲的量义：无量纲也叫无因次，无量纲的量也是无因次 的量。无纲量，无因次就是无单位，纯数。 b.什么是无纲量的量呢？在我们研究的体系中，什么量无量纲 t 就是无纲量的量，为什么呢？ 的量呢？
第五章
一、概述
循环伏安法
前面讲的是Φ （或i）被控制在恒定数值下，来探讨电流
t 的变化规律。这一章电位Φ是 t 的函数，Φ随时间 而变，响应的是i~ Φ曲线，也称为变电位伏安法，当随 t 而变
或电位随 化的电位是三角波电位时，称为循环伏安法。
i
t
i
t t
t
1.什么叫循环伏安法： 在平面电极上，施加一个随时间作线性变化的三角波电位， 这一电位叫电位扫描。 i 为扫描的起点电位。 tS tS 为扫描的终点电位。 t s 为电位扫描的反扫时间。 i 因为是线性扫描，当电位以恒定的速度从 i t t 0 t 向负的方向扫描到 tS 时，阴极上会发生还原反应： s
(5-10)
(t ) 截距 vt ' （t≥ts） t ' t ts i vts vt ' i 2vts vt （5-10）′
5-7，5-8就是电极浓度表达式，式中 为辅助变量 由5-7，5-8可推导出循环. 伏安法中响应曲线的方程式.
2.无量纲积分方程式
①Nernst方程式的引入: Nernst方程式的引入必然涉及到可逆的概 , CO(0,t), CR(0,t) 之间的关系，对 念, 因为这是必须找一个 可逆过程，可用Nernst方程 0 RT CO(0, t )
i( )d 1 {1 exp[ jat ]} o nFC 0 O DO(t )
t
5-13
这里必须指出的是5-11 a 哪里呢？
nF V 是一个特殊的表达式，特殊在 RT
③无量纲概念的引入： a.无量纲的量义：无量纲也叫无因次，无量纲的量也是无因次 的量。无纲量，无因次就是无单位，纯数。 b.什么是无纲量的量呢？在我们研究的体系中，什么量无量纲 t 就是无纲量的量，为什么呢？ 的量呢？
第五章
一、概述
循环伏安法
前面讲的是Φ （或i）被控制在恒定数值下，来探讨电流
t 的变化规律。这一章电位Φ是 t 的函数，Φ随时间 而变，响应的是i~ Φ曲线，也称为变电位伏安法，当随 t 而变
或电位随 化的电位是三角波电位时，称为循环伏安法。
i
t
i
t t
t
1.什么叫循环伏安法： 在平面电极上，施加一个随时间作线性变化的三角波电位， 这一电位叫电位扫描。 i 为扫描的起点电位。 tS tS 为扫描的终点电位。 t s 为电位扫描的反扫时间。 i 因为是线性扫描，当电位以恒定的速度从 i t t 0 t 向负的方向扫描到 tS 时，阴极上会发生还原反应： s
(5-10)
(t ) 截距 vt ' （t≥ts） t ' t ts i vts vt ' i 2vts vt （5-10）′
《电学》课件-第5章静电场中的电介质
ε πQ
=4 0
RB dr
r RA
2
Q
B
ε ++Q +
R+ 1+A
+
0 + ++
R2
=
Q
4π ε0
(
1 RA
1) RB
ε Q
C = UA U B
=
4π
R AR B
R 0 B
RA
讨论: 1. 电容计算之步骤：
E
UA UB
C
2. 电容器之电容和电容器之结构，几何
形状、尺寸有关。
3. 电容器是构成各种电子电路的重要器 件,也是电力工业中的一个重要设备。它的作 用有整流、隔直、延时、滤波、分频及提高
q
U外
=
q1 q
4pe0 r2
外球的电势改变为：
ΔU = U外
U2
=
r1q
4pe0
r2 2
=
(r1 2r2 ) q
4pe0
r2 2
2r2q
4pe0
r2 2
2. 点电荷q =4.0×10-10C，处在导体球 壳的中心，壳的内外半径分别为R1=2.0cm 和R2=3.0cm ，求：
（1）导体球壳的电势； （2）离球心r =1.0cm处的电势；
d
ε = ε0 εr
称ε为介电常数，或电容率。
有介质时电容器的电容不仅和电容器的 结构，几何形状、尺寸有关，还和极板间介 质的介电常数有关。
电介质的相对电容率和击穿场强
电介质
相对电容率 击穿场强
真空 空气 纯水 云母
1 1.00059
80 3.7~7.5
第五章电化学
电解池
电极①： 与外电源负极相接，是负极。 发生还原反应，是阴极。 Cu2++2e-→Cu(S)
①
②
电极②： 与外电源正极相接，是正极。 发生氧化反应，是阳极。 Cu(S)→ Cu2++2e-
物 理 化 学 简 明 教 程
(3). 几组基本概念 正极： 电势高的极称为正极，电流从正极流向 负极。在原电池中正极是阴极；在电解 池中正极是阳极。 负极： 电势低的极称为负极，电子从负极流向 正极。在原电池中负极是阳极；在电解 池中负极是阴极。
3.电解后含某离子的物质的量n(终了）。
4.写出电极上发生的反应，判断某离子浓度是增加了、减少了 还是没有发生变化。 5.判断离子迁移的方向。
物 理 化 学 简 明 教 程
【5-1】在Hittorf 迁移管中，用Ag电极电解AgNO3水溶液，电解前，溶 液中每 1kg 水中含 43.50 mmol AgNO3。实验后，串联在电路中的银库 仑计上有0.723mmol Ag析出。据分析知，通电后阳极区含 23.14g 水和 1.390 mmol AgNO3。试求Ag+和NO3-的离子迁移数。
上有4 mol 阴离子氧化，阴极上有4 mol阳离子还原。
两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输
任务。
现在离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只取决于 离子迁移的速度。
物 理 化 学 简 明 教 程
设正、负离子迁移的速率相等， u+ = u- ，则导电任务各分 担2mol，在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通 过。
物 理 化 学 简 明 教 程
Hittorf 法中必须采集的数据：
1. 通入的电量，由库仑计中称重阴极质量的增加而得，例如， 银库仑计中阴极上有0.0405 g Ag析出，
《物理化学》第五章-电化学 ppt课件
0.05
0.830 0.823 0.815 0.823 0.818 0.574 0.529 0.340 0.304 0.556 0.230 0.202
第五章 电化学
(Charper 5 Electrochemistry)
电化学：研究电子导体/离子导体(电解质溶液)和离子 导体/离子导体的界面结构、界面现象及其变化过程与 机理的科学。
应用：1、生命现象最基本的过程是电荷运动。生 物电的起因可归结为细胞膜内外两侧的电势差。
a: 细胞的代谢作用可以借用电化学中的燃料电池的 氧化和还原过程来模拟;
根据离子的无限稀释摩尔电导率 m.、m.，可以计
算弱电解质的
m
，也可以用强电解质的
m
计算弱
电解质的
m
。
m (HA )C m (H ) m (A)c m (H ) m (A)c m (C)l m (C)l m (N)a m (N)a
m (H)C lm (Na) A m (cNa ) Cl
（1）在电极上发生化学反应的物质的量与通入 的电量成正比；
（2）通入相同的电量时，在各个电极上发生反 应的物质的量相同。
n = Q/zF 或 Q = nzF
Q = nzF
Q — 通入的电量 n — 参加反应的物质的量 z — 电极反应式中的电子计量系数 F — 法拉第常数（1 mol元电荷所具有的电量） F = e×L = 1.6022×10-19 C ×6.0221×1023 mol-1
课堂练习
1、在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶液的浓
度，则溶液的电导率κ与摩尔电导率 m的变化为（ B）
A、κ增大，
增大
m
B、κ增大， 减m 少
电机学 第5章 感应电机
I2s
E2s
R22
X
2 2s
sE 2 R22 (sX 2 )2
E2
( R2 s
)2
X
2 2
I2
归算前后，转子电流的 大小和相位均未改变， 磁动势不变。
cos2s
R2
R22
X
2 2s
R2
s
( R2 s
)2
X
2 2
cos2
3.等效电路—频率归算
归算后转子电阻R2变为：R2
s
R2
1 s
s
R2
X m 激磁电抗，表征铁芯线圈磁化性能的一个等效电抗 Z m Rm jX m 异步电机的激磁阻抗
2.空载运行电压方程和等效电路
U1 E1 Im (R1 jX 1 )
E1 Im Z m Im (R m jX m )
I0 Im
r1 jx1
I0 U1
rm E1
jxm
感应电机电磁关系与变压器电磁关系
PN 3U1N I1N cosNN
例5-1
3.额定值
转差率计算
求四极电机转速分别等于0, 1452,1500,1548r/min时的转差率.
同步转速ns=1500r/min
ns
1500 0
0
1
课堂思考
1 笼型和绕线型异步电机结构区别 2 异步电机工作原理 3 异步电机额定值
5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场
气隙中合成磁动势为： F1 F2 Fm
3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场
F1 F2 Fm 改写
F1 Fm (F2 )
➢ 负载时转子磁动势的基波对气隙主磁场的影响，称为转子反 应。为了使得气隙主磁场保持不变：
第五章氧化还原电位PPT课件
精选ppt课件2021
26
伽伐尼偶然发现挂在窗前铁栅栏的铜钩上的青蛙腿肌肉，每当碰到 铁栅栏就猛烈地收缩一次。这偶然的现象并没有被伽伐尼放过，经 不懈的探索和思考，第一个提出了“动物电”的见解。他认为：青 蛙神经和肌肉是两种不同的组织，带有相反电荷，所以两者存在着 电位差，一旦用导电材料将两者接通，就有电流通过，铁栅栏和铜 钩在此接通了电路，于是有电流产生，由于有动物电流的刺激，蛙 腿肌肉发生收缩。
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4
⑤中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为零 ， 复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和。
例：
H5IO6
S2 O32
I的氧化+值 7 为
S的氧化值 +2为
S4O62 S的氧化+值 2.5为
Fe3O4
F的 e 氧化+值 8 为 3
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5
5.1.2 氧化还原反应方程式的配平
第五章 氧化还原反应 电化学基础
§5.1 氧化还原反应的基本概念 §5.2 电化学电池 §5.3 电极电势 §5.4 电极电势的应用
精选ppt课件2021
1
§ 5.1 氧化还原反应的基本概念
5.1.1 氧化数 5.1.2 氧化还原反应方程式的配平
精选ppt课件2021
2
5.1.1 氧化数
有电子得失或电子转移的反应，被称为 氧化还原反应。
100moll1ptfecrlg10010100lg070v型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多加入沉淀剂对电极电势的影响加入沉淀剂对电极电势的影响型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多等温等压下化学反应吉布斯自由能的降低等于对环境所作的最大有用功对电池反应来说就是指最大电型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多55551计算原电池的电动势p110型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多552p11102v反应正向进行
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uC
0
规律 ：
↑u C
E
0
→t
t
uC Ee RC
↑i放
0
→t
-E/R
i放
E R
t
e RC
放电电容等效方法
t＝0，uc＝E，I放＝－E／R（最大）；放 电开始电容相当于电源
t＝，uc＝0，i充= 0，即放电结束电容 相当于开路
中间过程服从指数规律。
3.时间常数τ τ =RC ——单位：秒（欧姆、法拉时）
C
U
4. 结论 1). 欧姆定律适用于纯电容电路中幅值
和有效值 2).纯电容电路的电压位相落后电流90
XC1f , f 0,XC,隔直通 。交
四、仅有电感的交流电路↑
u
i L
1.电流和电压的大小关系
设iImsi nt
ueLddtiLImcost
Umsin(t
)
2、基尔霍夫第二定律 —— 回路电压的定律 （1）、回路和独立回路：选择回路时至少包
含一条在已采用的回路中所没有的新支路。
三个闭合回路 ABCDA、ADEFA 和 BCEFB 仅两个是独立的
（2）、回路电压方程：闭合回路中所有电阻上 电压降的代数和等于所有电动势的代数和
IRE
注意事项：
1）若某电阻上电流方向与回路绕行方向相 同，IR取正；相反取负
EUA (1)B UA (2)B k e(T1T2)l
nnA nB
3.温差电现象应用 a.温差温度计：一端固定(冰水)，另一端
进行测温。
b.温差发电机：将一端加温，另一端温度 固定，产生电流。
c.温差致冷器：一端保持常温，在回路中 通电，使另一端降温。
三、生物电(细胞膜电位)
1.能斯脱电位（浓差电位）
一、基尔霍夫定律
1、基尔霍夫第一定律
（1） 节点：三条或三条以上通电导线 的会合点称为支点或节点
A 、D 两点为节点
（2） 、基尔霍夫第一定律
——节点电流的定律： 所有流向节点的电流总和应该与
所从节点流出的电流总和相等。
ΣI流进＝ ΣI流出
如果规定流向某节点的电流为正，
自该点出的电流为负，那么，会合在节
脱出电势 U =eU ——表面层内外的电势差。
2.接触电势差的产生
——两种不同金属紧密接触
时，在接触处产生的电势差
原因：
AB, nAnB
1）相接触的两种金属中
自由电子的脱出功不同
2）相接触的两种金属内部的
自由电子密度不同
大小：
U A " B U A BU A B U BU AkeT ln n nB A
r1 r2
r1r2
r
r1
U kqlcos
r2
ιθ
－q o +q
三、讨论:
a
1. 方位角 的判定：
电矩正方向与 oa连线间的夹角
2. K=9×109 N. m2 . C-2
－q
→ol
θ +q
3、电偶极子电势分布 区域
U
k
ql
cos
r2
0V线
（1） 垂直平分线上 电势为0
（2）正电荷半区域 电势为正
一、正弦式交流电
i Imsin(t) uUmsin(t ' )
瞬时值
I
Im 2
0.707Im
U
Um 2
0.707Um
有效值
二、仅有电阻的交流电路
↑
u
1.电流和电压的大小关系
i R
uUmsint i Imsint
i u Umsint
二、温差电动势 (thermoelectromotive force)
1. 温差电现象(Seebeck effect)
2.温差电动势
UA (1)BUBUAkeT 1lnn nB A UA (2)BUBUAkeT 2lnn nB A
A B, nA nB, T1 T2 ,
0 . 004
0 . 147
0 . 151
0 . 103
0 . 044
0 . 147
Cl- K+
2.静息电位 由能斯脱方程得：
静息状态膜电位膜内电势比膜外 电势低89 mV。（实际静息电位膜内 电势比膜外电势低 85 mV）
3. 动作电位
Na+
§4 交流电路 (alternating current)
UB
k
qlco1s8°00 OB
UC
kqlco1s2°0 OC
0
∵ O AO BOC UAUCUB
四、电偶极子电势是心电信号的基础 心脏（电偶极子） → 心电信号（矢量，
周期性变化） → 体表电势变化 → 心电图
§2 直流电路
( Direct current circuit )
——两个距离很近的等量异号电 荷组成的带电系统
ι
-
+
－q
+q
二、电偶极矩
——电矩 (electric moment)
q→l P→
方向：从负电荷到正电荷
ι
-
+
－q
p
+q
三、电偶极子电场的电势
a
1、点电荷电场的电势 U k Q r
2、电偶极子电场a 点的电势
Ukqkqkqr2r1 r2
点的电流强度的代数和等于零，即
ΣI＝0
（3）节点电流方程个数： n个节点有(n-1)个独立的节点电流方程
A点： I1－I2－I3＝0 B点： － I1 +I2 + I3＝0 不独立
（4）未知电流方向的处理方法：
对每一支路任意假定一个电流方 向来进行计算，如果计算结果的值为 正，说明实际电流方向与假定的电流 方向相同；如果计算结果为负，说明 实际电流方向与假定的方向相反。
.-6
电源正端接地
11. (b) 试分析下列电路中当K接通后，A点、 B点的电势变化情况，用图表示。
ua(v) 4
0 t
uB(v)
0 t
4.电容器充放电的应用 ——心脏除颤器
§3 带电粒子输运过程中的电动势
一、接触电势差(contact potential difference)
1. 脱出功和脱出电势 脱出功 —— 克服表面电偶层的 电场力使电子逸出金属 所需的功。
Imin=0 （2）t=0，uA=uB=4.5V
t=∞，uA=9V，uB=0
N
【例3】
求（1）K接 通瞬时，通 过R1的电流； （2）充电过程中N点电势变化曲线。
【解】 (1)IR1＝10/300≈33mA
(2)t＝0,uN＝－10V t＝∞， uN＝－6V
和有效值 2). 纯电感电路的电压位相超前电流90
X L f,f 0 ,X L 0 ,f X L 。
五、电阻、电感和电容串联的交流电路
1. 电流和电压的大小关系
U UR 2(ULUC)2
(IR)2 (IXL IXC)2 I R2 (XL XC)2
(串联电路电流相同; 总电压不等于 分电压代数和，而等于矢量和。)
Cl- K+
URT lnC1 2.3RT loC g1
ZFC2
ZF C2
5－1 细胞膜内和膜外各离子浓度(mol／l)
离子种类
K＋ Na＋
Cl－ (其它)－
细胞膜内浓度C1 细胞膜外浓度C2
0 . 141
0 . 010
0 . 151
0 . 005
0 . 142
0 . 147
Il ＝－1.03A I2 ＝ 1.48A I3 ＝ 0.45A
3个节点电流方程 3个回路电压方程
二、电容器在直流电路中的充放电过程
1.充电过程和规律
AK R
1）过程（定性讨论）：
E
→ B i
C K掷向A → i充 → C积累
电荷 → uc↑ → i充减小
→ uc缓慢上升 → i充≈0
Uc ： 0 —— E i充 : 大—— 0
RR
Im
Um R
I U R
2. 电流和电压的位相关系
ui u
i 0
→ω t
I=U/R U
3. 结论 1). 欧姆定律适用于纯电阻电路； 2). 纯电阻电路的电压与电流同位相。
三、仅有电容的交流电路
↑
1.电流和电压的大小关系 u
i C
i设 dduqt U Cm ddsuti nCtUmcost
2. 电流和电压的位相关系
tg1UL
UC
L 1
tg1
C
UR
R
XL>XC，>0，电压超前电流，电路呈感性； XL<XC，<0，电压滞后电流，电路呈容性；
XL＝XC，＝0，电压与电流同位相，电路 呈阻性，此时电流最大、阻抗最小。
3. 阻抗
令 ZR 2 （ X LX C ） 2， 则 IU Z
（3）负电荷半区域 电势为负
【例1】
电偶极子电场中， OA＝OB＝OC，此三点电 位为： （1）UA＝UB＝UC； （2）UA、UB、UC都<0，
且不相等；
（3）UA、UB、UC都>0，且不相等； （4）UA、UB、UC都<0，且UA＝UC，
UB最小；
【解】
UAkqlcO o1sA2°00
中间过程服从指数规律
2.放电过程和规律
AK R
E
B →i C
过程：
K掷向B → i放 → C释 放电荷 → uc↓ → uc≈0 → I放≈0