磁场中的电化学反应
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电化学反应外加强磁场电化学反应是指在电解质溶液中,由于电流通过而发生的化学反应。
而外加强磁场则指在电化学反应过程中,通过施加外界强磁场来影响反应的进行。
本文将探讨电化学反应外加强磁场的作用机制和实际应用。
外加强磁场对电化学反应的影响主要体现在两个方面:质量传递和电子传递。
在电解质溶液中,离子的传输受到扩散过程的限制。
外加强磁场可以加快扩散速率,从而促进离子的传输。
此外,外加强磁场还可以影响电子传递的速率,进而改变反应的动力学过程。
在电化学反应中,质量传递是决定反应速率的重要因素之一。
外加强磁场可以通过降低扩散层的厚度来加快离子的传输速率。
磁场对离子的传输速率的影响可以通过Nernst-Planck方程来描述。
磁场作用下,离子受到洛伦兹力的作用,使其轨迹发生偏转,从而增加了离子与溶液之间的相对速度。
这样一来,离子的扩散速率就得到了提高,从而加快了电化学反应的进行。
外加强磁场还可以影响电子传递的速率。
在电化学反应中,电子的传递是通过电极表面的电化学反应来实现的。
外加强磁场可以改变电子的运动轨迹,使其更容易与电极发生反应。
理论上,外加磁场可以通过磁电效应来促进电子传递。
然而,在实际应用中,磁场对电子传递速率的影响并不明显。
除了影响质量传递和电子传递的速率外,外加强磁场还可以改变电化学反应的动力学过程。
在某些情况下,外加磁场可以改变反应的机理,从而影响反应的产物选择和产率。
例如,在氧还原反应中,外加磁场可以改变氧分子在电极表面的吸附方式,从而影响反应的产物选择。
此外,外加磁场还可以通过影响电解质溶液中的流体动力学行为来改变反应的动力学过程。
在实际应用中,外加强磁场已经被广泛应用于电化学反应的研究和工业生产中。
例如,在电池材料的研发中,外加强磁场可以通过改变离子传输速率和电子传递速率来提高电池的性能。
此外,外加强磁场还可以用于加快电沉积、电解析和电化学合成等过程。
通过施加外界强磁场,可以提高反应的速率、选择性和产率,从而提高工业生产的效率和质量。
磁场中的电化学反应实验报告一、实验目的本实验的目的是研究磁场对电化学反应的影响,通过观察实验现象,分析实验数据,得出磁场对电化学反应的影响规律。
二、实验原理在电化学反应中,电流的产生是由于电子的流动。
当电流通过电解质时,会产生磁场。
本实验通过在磁场中施加电化学反应,观察磁场对电流、电极电势等参数的影响。
三、实验步骤1. 准备实验器材:包括电源、电极、电解质溶液、磁场发生装置、电流表、电压表等。
2. 将电解质溶液倒入磁场发生装置中,并连接电极和电流表。
3. 将磁场发生装置连接到电源,启动磁场发生装置,产生所需磁场。
4. 将电极插入电解质溶液中,启动电化学反应。
5. 使用电流表和电压表记录实验数据,观察磁场对电化学反应的影响。
6. 重复实验多次,求平均值,得到更准确的数据。
四、实验结果与分析1. 实验结果:通过实验数据记录表,我们可以看到在磁场中施加电化学反应后,电流、电极电势等参数的变化情况。
2. 结果分析:根据实验数据,我们可以得出以下结论:(1) 磁场对电化学反应中的电流有明显影响。
在磁场中施加电化学反应后,电流明显增加。
这可能是因为磁场增强了电子的流动,从而增加了电流。
(2) 磁场对电极电势也有一定影响。
在磁场中施加电化学反应后,电极电势有所改变。
这可能是因为磁场改变了电子的定向运动,从而影响了电极电势。
(3) 实验结果表明,磁场对电化学反应的影响具有一定的规律性。
一般来说,磁场强度越大,电化学反应越强烈。
但是,具体的磁场强度和电化学反应之间的关系还需要进一步研究。
五、结论本实验研究了磁场对电化学反应的影响,通过观察实验现象和数据分析,得出以下结论:在磁场中施加电化学反应后,电流和电极电势等参数发生了明显的变化。
磁场增强了电子的流动,从而增加了电流,并改变了电极电势。
此外,实验结果还表明,磁场对电化学反应的影响具有一定的规律性,一般来说,磁场强度越大,电化学反应越强烈。
这为进一步研究和应用磁场在电化学领域提供了有益的参考。
磁场中的电化学反应实验报告实验名称:磁场中的电化学反应实验目的:1.探究磁场对电化学反应的影响;2.理解磁场对电子和离子运动的影响;3.通过实验观察和数据分析,加深对电化学反应的认识。
实验器材:1.电解槽2.两电极(一正一负)3.磁铁4.变压器5.直流电源6.水溶液(如盐酸、硫酸等)实验步骤:1.连接实验电路:将电解槽中放置水溶液,分别插入正负电极,接上电源并打开电源。
2.加入磁铁:将磁铁放置于电解槽的底部,并调整位置以使磁铁对电极产生磁场。
3.观察和记录:在实验过程中,观察电解槽中反应的现象,并记录下来。
4.数据分析:根据观察记录的数据,分析磁场对电化学反应的影响。
实验结果和数据分析:在磁场中进行电化学反应实验时,观察到以下现象:1.电解速率增加:在磁场中,正负电极上的电子和离子运动受到磁场的影响,加速了反应速率。
2.沉积形态改变:在磁场中,电解槽内的沉积物形成了特殊的形态,如平行于磁场线的条纹状沉积物。
3.电流改变:在磁场中,由于电子和离子的运动受到磁场力的作用,电流的方向和大小也会发生变化。
根据以上观察结果,可以得出以下结论:1.磁场对电化学反应有明显影响,能够加速电解速率。
2.磁场对沉积形态有一定影响,可能与电子和离子的运动路径改变有关。
3.磁场对电流方向和大小有影响,可能是由于电子和离子受到磁场力的作用改变了运动轨迹导致的。
结论:本实验通过观察和数据分析,验证了磁场对电化学反应的影响。
实验结果表明,磁场能够加速电解速率,并改变沉积形态和电流方向。
这些现象的发生可能与电子和离子在磁场中运动路径的改变有关。
进一步的研究可以探究磁场对不同电解质的影响以及更深层次的机制解释。
1. Pankhurst, Q.A., Connolly, J., Jones, S.K. & Dobson, J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. JR. Phys. D: Appl. Phys. 36, R167-R181 (2003).2. Pan, C., et al. Electrodeposition of magnetic Fe-indefinite chains on Au(111). Surface Science 272, 128-134 (1992).。
《磁场中的电化学反应》实验报告本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!《磁场中的电化学反应》实验报告一、前言现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。
电极是不同种元素、不同种化合物构成,产生电流不需要磁场的参与。
目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池(注1),但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。
通过数次实验证明,在磁场中是可以发生电化学反应的。
本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中,电极是用同种元素、同种化合物。
《磁场中的电化学反应》不同于燃料电池、磁流体发电。
二、实验方法和观察结果1、所用器材及材料(1):长方形塑料容器一个。
约长100毫米、宽40毫米、高50毫米。
(2):磁体一块,上面有一根棉线,棉线是作为挂在墙上的钉子上用。
还有铁氧体磁体Φ30*23毫米二块、稀土磁体Φ12*5毫米二块、稀土磁体Φ18*5毫米一块。
(3):塑料瓶一个,内装硫酸亚铁,分析纯。
(4):铁片两片。
(对铁片要进行除锈处理,用砂纸除锈、或用刀片除锈、或用酸清洗。
)用的罐头铁皮,长110毫米、宽20毫米。
表面用砂纸处理。
2、电流表,0至200微安。
用微安表,由于要让指针能向左右移动,用表头上的调0螺丝将指针向右的方向调节一定位置。
即通电前指针在50微安的位置作为0,或者不调节。
3、\”磁场中的电化学反应\”装置是直流电源,本实验由于要使用电流表,一般的电流表指针的偏转方向是按照电流流动方向来设计的,(也有随电流流动方向改变,电流表指针可以左右偏转的电流表。
本实验报告示意图就是画的随电流流动方向改变,电流表指针可以向左或向右偏转的电流表)。
因此本演示所讲的是电流流动方向,电流由\”磁场中的电化学反应\”装置的正极流向\”磁场中的电化学反应\”装置的负极,通过电流表指针的偏转方向,可以判断出\”磁场中的电化学反应\”装置的正极、负极。
电池弹射的基本原理电池弹射是一种通过电池的化学反应释放能量,产生高速运动的原理。
其基本原理可分为两个步骤:电化学反应和磁效应。
首先,电池弹射的基础是电化学反应。
电池是由两个半电池组成的,一个是正极(阳极)半电池,另一个是负极(阴极)半电池。
正极半电池和负极半电池通过导线和电解质连接在一起,形成闭合电路。
正极半电池中发生氧化反应,负极半电池中则发生还原反应。
在氧化反应中,正极半电池中的金属离子失去电子,形成正离子;而在还原反应中,负极半电池中的正离子接受电子,还原为金属离子。
这种电子转移的过程就是电化学反应。
其次,电池弹射还涉及到磁效应。
根据安培环路定律,当电流通过导线时,会产生一个磁场。
根据洛伦兹力的作用原理,如果一个导体带有电流且处于磁场中,就会受到一个力。
在电池弹射中,当电池释放电流时,导线中的电子会带着电荷通过导线流动,形成电流。
这个电流会在导线中产生一个磁场,同时也会在电池内产生一个磁场。
根据洛伦兹力的作用,导线中的电子在磁场的作用下会受到一个力,这个力会使得导线产生运动。
由于电池和导线是相互连接的,电池也会受到同样的力,产生反方向的运动,从而将电池弹射出去。
可以进一步解释电池弹射的原理。
在电池弹射的过程中,电池中的化学能被转化为机械能,导致电池产生运动。
当电池释放电流时,正极半电池中的金属离子会失去电子,并向着负极半电池的方向移动。
与此同时,负极半电池中的正离子会接受电子,还原为金属离子。
这个电子流动的过程会在导线中形成一个磁场,导致导线中的电子受到一个力作用。
这个力会使得导线和电池产生相反方向的运动。
由于电池和导线是相互连接的,所以电池也会受到同样的力,并且以相反方向的运动产生弹射效应。
通过这种方式,电池的化学能被转化为机械能,实现电池的弹射。
总之,电池弹射的基本原理是通过电化学反应释放能量,产生电流,进而在磁场中受到洛伦兹力的作用,使得电池产生相反方向的运动,实现电池的弹射效果。
电池弹射不仅具有理论意义,还可以在实际应用中产生很大的推动力,例如在航空、火箭技术等领域。
磁场中的电化学反应实验报告模板实验目的本实验旨在通过将电化学实验置于恒定磁场中,研究磁场对电极反应速率的影响,以及探究电化学反应在磁场中的行为规律。
实验原理在恒定磁场中,由于静电力和磁力的作用,导致电极上的离子在方向上发生偏转,进而影响电极的反应速率。
当磁场及反应离子浓度、温度、电位等参数改变时,反应速率也会随之发生变化。
实验器材•恒温水浴•铂电极•氢氧化钠溶液•高纯度银粉•恒定磁场设备实验步骤1.准备工作清洗铂电极,将其置于高纯度银粉溶液中,保持电极顶部露出并对其进行紫外消毒处理;2.调节磁场开启恒定磁场设备,在设备中心放置电极,调节磁场强度,使其符合实验要求;3.实验操作在恒温水浴中放置容器,加入一定量的氢氧化钠溶液,将铂电极插入容器中,连通电源与电极,进行电化学反应实验,记录反应速率、离子浓度、温度、电位等实验数据。
4.数据处理与分析处理所记录的实验数据,绘制相关图表,分析磁场对反应速率、离子输运、电位分布等的影响。
实验结果与分析经过实验,得到了一组实验数据。
在不同磁场强度下,反应速率出现了不同的变化规律。
在低磁场强度下,电化学反应速率随着磁场的弱化而下降。
而在高磁场强度下,由于磁场对离子的限制作用,反应速率同样会出现下降的趋势。
此外,实验还发现在磁场强度小于某一阈值时,磁场对反应速率的影响很小,而随着磁场强度的提高,影响就越明显。
实验结论在恒定磁场中,磁场对电化学反应速率有较大影响。
磁场可以使离子输运通道发生偏转,影响反应过程的速度,同时还能影响电位分布等参数。
从实验数据中,可以得出反应速率会随着磁场强度的变化而变化的结论。
实验结果为电化学反应在磁场中的研究提供了一定的教学参考。
实验注意事项1.在操作实验时,应注意安全,切勿触碰带电电极。
2.磁场强度应符合实验要求,不能随意更改。
3.实验操作过程应注意卫生及环境污染问题。
参考文献1.叶曼. (2017). 《物理化学实验》. 北京: 化学工业出版社.2.李晓明. (2015). 《物理化学实验基础》. 北京: 高等教育出版社.。
电磁场理论中的电位能与电化学反应电磁场理论是物理学中的重要分支,它研究了电磁场的产生、传播和相互作用。
在电磁场理论中,电位能是一个重要的概念,它与电化学反应有着密切的关系。
首先,我们来了解一下电位能的概念。
在电磁场中,电荷的运动会产生电势,而电势差则会导致电荷受到力的作用。
电位能就是电荷在电势差下所具有的能量。
在电化学反应中,电位能的转化是非常重要的。
电化学反应是指在电解质溶液中,通过外加电压的作用,使得溶液中的化学反应发生。
在这个过程中,电势差起着关键的作用。
通过外加电压,我们可以改变电解质溶液中的电势差,从而促使化学反应的进行。
在电化学反应中,电位能的转化可以分为两个方面。
首先,当我们在电解质溶液中施加电压时,会发生电荷的迁移。
这个过程中,电位能会转化为电动能,从而推动电荷的运动。
其次,当化学反应发生时,电位能也会转化为化学能。
例如,在电池中,电位能的转化使得正极和负极之间发生化学反应,从而产生电流。
电位能与电化学反应之间的关系还可以通过电化学电池来进一步说明。
电化学电池是一种将化学能转化为电能的装置。
在电化学电池中,正极和负极之间存在着电势差,这个电势差就是电位能的体现。
当我们将外部电路与电化学电池连接时,电位能会转化为电能,从而驱动电流的流动。
电位能的转化在电化学反应中起着至关重要的作用。
通过控制电位能的转化,我们可以实现对电化学反应的调控。
例如,在电池的充放电过程中,我们可以通过改变电位差的大小,来控制电流的方向和强度。
这种调控能力在电化学工程和能源领域具有重要的应用价值。
除了电化学反应,电位能在其他领域中也有广泛的应用。
例如,在电场中的带电粒子具有电位能,这个电位能会影响粒子的运动轨迹。
在电动机和发电机中,电位能的转化使得机械能转化为电能,或者反过来。
电位能的转化还可以应用于电容器和电感器等电子元件中,实现能量的储存和释放。
总之,电位能在电磁场理论中扮演着重要的角色,并与电化学反应密切相关。
磁场中的电化学反应一、前言现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。
电极是不同种元素、不同种化合物构成,产生电流不需要磁场的参与。
目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池(注1),但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。
通过数次实验证明,在磁场中是可以发生电化学反应的。
本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中,电极是用同种元素、同种化合物。
《磁场中的电化学反应》不同于燃料电池、磁流体发电。
二、实验方法和观察结果1、所用器材及材料(1):长方形塑料容器一个。
约长100毫米、宽40毫米、高50毫米。
(2):磁体一块,上面有一根棉线,棉线是作为挂在墙上的钉子上用。
还有铁氧体磁体φ30*23毫米二块、稀土磁体φ12*5毫米二块、稀土磁体φ18*5毫米一块。
(3):塑料瓶一个,内装硫酸亚铁,分析纯。
(4):铁片两片。
(对铁片要进行除锈处理,用砂纸除锈、或用刀片除锈、或用酸清洗。
)用的罐头铁皮,长110毫米、宽20毫米。
表面用砂纸处理。
2、电流表,0至200微安。
用微安表,由于要让指针能向左右移动,用表头上的调0螺丝将指针向右的方向调节一定位置。
即通电前指针在50微安的位置作为0,或者不调节。
3、”磁场中的电化学反应”装置是直流电源,本实验由于要使用电流表,一般的电流表指针的偏转方向是按照电流流动方向来设计的,(也有随电流流动方向改变,电流表指针可以左右偏转的电流表。
本实验报告示意图就是画的随电流流动方向改变,电流表指针可以向左或向右偏转的电流表)。
因此本演示所讲的是电流流动方向,电流由”磁场中的电化学反应”装置的正极流向”磁场中的电化学反应”装置的负极,通过电流表指针的偏转方向,可以判断出”磁场中的电化学反应”装置的正极、负极。
4、手拿磁体,靠近塑料瓶,明显感到有吸引力,这是由于塑料瓶中装了硫酸亚铁,说明硫酸亚铁是铁磁性物质。
5、将塑料瓶中的硫酸亚铁倒一些在纸上,压碎硫酸亚铁晶体,用磁体靠近硫酸亚铁,这时有一部分硫酸亚铁被吸引在磁体上,进一步说明硫酸亚铁是铁磁性物质。
《磁场中的电化学反应》实验报告实验目的:1. 通过实验研究磁场对电化学反应的影响。
2. 探究磁场对电化学反应速率的影响。
实验原理:磁场对电化学反应的影响主要来源于磁场对电子和离子的运动轨迹产生的影响。
磁场可以使电子和离子运动的轨迹发生弯曲,从而改变它们在电极表面的碰撞频率和方式,进而影响电化学反应的速率。
实验材料:1. 两块金属板(阳极和阴极)2. 电解质溶液3. 直流电源4. 磁场产生装置(例如永磁体)实验步骤:1. 设置实验装置,将阳极和阴极分别插入电解质溶液中,确保两个电极之间有一定距离。
2. 将直流电源连接到两个电极上,调节电压和电流的合适数值。
3. 打开磁场产生装置,使磁场垂直于电解质溶液中的电极。
4. 记录实验开始时的电解质溶液的颜色、电流和电位等参数。
5. 运行实验一段时间后,记录电解质溶液的变化情况。
6. 关闭实验装置,停止电流通入电解质溶液。
实验结果:通过实验观察到,磁场的存在对电化学反应的速率产生了一定影响。
在磁场的作用下,电流密度较大,反应速率较快,电解质溶液的颜色也可能发生变化。
实验分析:磁场对电化学反应的影响主要体现在改变电子和离子的运动轨迹上。
磁场作用下,电子和离子的运动会发生弯曲,导致它们在电极表面的碰撞频率和方式发生变化。
这种变化会影响电化学反应的速率。
结论:实验结果表明,磁场的存在对电化学反应的速率有一定影响。
在磁场的作用下,电流密度较大,反应速率较快。
不同的电化学反应在磁场的影响下可能会有不同的表现。
化学中的电化学反应原理电化学反应是化学中的一种重要反应类型,它与带电粒子间的作用有关。
电化学反应是分子之间,或分子与电子之间,或者分子与金属之间发生的化学反应。
化学反应中的电化学反应是指因电子的转移而发生的化学反应。
在电化学反应中,电化学纯度往往非常高,因为针对电化学反应,常常需要采用高度纯净的材料来保证反应的准确性和可靠性。
电化学反应是一种在低温环境下进行的反应,有时需要特殊的设备或环境才能进行。
以下将详细讲解化学中的电化学反应原理。
一、电化学反应的定义电化学反应是指因电子的转移而发生的化学反应。
通过导电性液体(电解质)中的化学反应充分发挥电子的作用,是电化学反应的基本方式,化学反应的过程被分解成了一个个单元反应步骤,其中包含了一个个微观过程,这些过程有着科学性和可预测性,因此被广泛应用于生产和研究领域。
电化学反应是化学中的一种重要反应类型,通过利用电子的转移,可以进行许多化学反应,例如酸碱反应、氧化还原反应等。
电化学反应对人类的生产和生活有着广泛的应用,包括电解液中的合成、电解加热、电解降解、电化学测量、电存储、电解析等,在各个领域都有广泛的应用。
二、电化学反应的原理电化学反应的原理包括三个方面,分别是电解质的导电性、电子的转移以及物质的稳定性。
导电性液体(电解质)的存在和适当的电势源是电化学反应进行的基础。
化学电势源可以是化学反应放出或吸收的热量,也可以是外加电势源。
1、电解质的导电性导电性液体(电解质)是电化学反应的基础,因为它们可以让电池或电容器里的正负电荷进行电子转移。
导电性液体具有高度的离子化能力,即设法产生了大量的离子,这些离子可以形成一个容纳带电粒子、流体或固体直接的接触表面。
直接接触表面会形成阴阳极的反应作用,同时也会缓解容器内部的电荷不平衡,使其更稳定。
2、电子的转移电子转移可以通过导电性液体中的氧化还原反应(redox反应)完成。
氧化还原反应是指在同一化学反应中发生氧化和还原反应。
《磁场中的电化学反应》实验报告
辽宁省营口市辽宁省实验中学营口分校高二二班张启明。
指导教师:黄满龙
摘要
现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。
电极是不同种元素、不同种化合物构成,产生电流不需要磁场的参与。
目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池(注1),但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。
通过数次实验证明,在磁场中是可以发生电化学反应的。
本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中,电极是用同种元素、同种化合物。
磁场中的电化学反应不同于燃料电池、磁流体发电。
一、实验目的:
通过实验证实,产生电流与磁场有关,电流流动的方向与磁体的位置有关。
电极的两极是用的同种金属,当负极消耗后又补充到正极,由于两极是同种金属,所以总体来说,电极没有发生消耗。
这是与以往的电池的区别所在。
而且,正极与负极可以随磁体位置的改变而改变,这也是与以往的电池区别所在。
磁场中电化学反应电源的正极与负极可以循环使用。
二、实验器材:
1、长方形塑料容器一个。
约长100毫米、宽40毫米、高50毫米。
2、磁体一块,上面有一根棉线,棉线是作为挂在墙上的钉子上用。
还有铁氧体磁体Φ30*23毫米二块、稀土磁体Φ12*5毫米二块、稀土磁体Φ18*5毫米一块。
3、塑料瓶一个,内装硫酸亚铁,分析纯。
4、铁片两片。
(对铁片要进行除锈处理,用砂纸除锈、或用刀片除锈、或用酸清洗。
)用的罐头铁皮,长110毫米、宽20毫米。
表面用砂纸处理。
5、电流表,0至200微安。
用微安表,由于要让指针能向左右移动,用表头上的调0螺丝将指针向右的方向调节一定位置。
即通电前指针在50微安的位置作为0,或者不调节。
"磁场中的电化学反应"装置是直流电源,本实验由于要使用电流表,一般的电流表指针的偏转方向是按照电流流动方向来设计的,(也有随电流流动方向改变,电流表指针可以左右偏转的电流表。
电流流动方向改变,电流表指针可以向左或向右偏转的电流表)。
因此本演示所讲的是电流流动方向,电流由\"磁场中的电化学反应\"装置的正极流向\"磁场中的电化学反应\"装置的负极,通过电流表指针的偏转方向,可以判断出\"磁场中的电化学反应\"装置的正极、负极。
三、实验步骤:
1、手拿磁体,靠近塑料瓶,明显感到有吸引力,这是由于塑料瓶中装了硫酸亚铁,说明硫酸亚铁是铁磁性物质。
2、将塑料瓶中的硫酸亚铁倒一些在纸上,压碎硫酸亚铁晶体,用磁体靠近硫酸亚铁,这时有一部分硫酸亚铁被吸引在磁体上,进一步说明硫酸亚铁是铁磁性物质。
3、将磁体用棉线挂在墙上一个钉子上让磁体悬空垂直不动,用装有硫酸亚铁的塑料瓶靠近磁体,当还未接触到悬空磁体时,可以看到悬空磁体已开始运动,此事更进一步说明硫酸亚铁是铁磁性物质。
(注:用另一个塑料瓶装入硫酸亚铁饱和溶液产生的现象同样)
4、通过步骤1、2、3我们得到这样的共识,硫酸亚铁是铁磁性物质。
5、将塑料瓶中的硫酸亚铁适量倒在烧杯中,加入蒸溜水溶解硫酸亚铁。
可以用饱和的硫酸亚铁溶液,然后倒入一个长方形的塑料容器中。
实验是用的饱和硫酸亚铁溶液。
装入长方形容器中的液面高度为40毫米。
6、将铁片分别放在塑料容器中的硫酸亚铁溶液两端中,但要留大部分在溶液之上,以便用电流表测量电流。
由于两个电极是用的同种金属铁,没有电流的产生。
7、然后,在塑料容器的外面,将铁氧体磁体放在某一片铁片的附近,让此铁片处在磁埸中。
用电流表测量两片铁片之间的电流,可以看到有电流的产生。
(如果用单方向移动的电流表,注意电流表的正极应接在放磁体的那一端),测量出电流强度为70微安。
为什么同种金属作电极在酸、碱、盐溶液中有电流的产生?电位差是怎样形成的?我是这样看这个问题的:由于某一片铁片处在磁埸中,此铁片也就成为磁体,因此,在此铁片的表面吸引了大量的带正电荷的铁离子,而在另一片铁片的表面的带正电荷的铁离子的数量少于处在磁埸中的铁片的带正电荷的铁离子数量,这两片铁片之间有电位差的存在,当用导线接通时,电流由铁离子多的这一端流向铁离子少的那一端,(电子由铁离子少的那一端铁片即电源的负极流向铁离子多的那一端铁片即电源的正极)这样就有电流产生。
可以用化学上氧化-还原反应定律来看这个问题。
处在磁埸这一端的铁片的表面由于有大量带
正电荷的铁离子聚集在表面,而没有处在磁埸的那一端的铁片的表面的带正电荷的铁离子数量没有处在磁埸中的一端多,当接通电路后,处在磁埸这一端的铁片表面上的铁离子得到电子(还原)变为铁原子沉淀在铁片表面,而没有处在磁埸那一端的铁片失去电子(氧化)变为铁离子进入硫酸亚铁溶液中。
因为在外接的电流表显示,有电流的流动,可以证明有电子的转移,而电子流动方向是由电源的负极流向电源的正极,负极铁片上铁原子失去电子后,就变成了铁离子,进入了硫酸亚铁溶液中。
8、确定\"磁场中的电化学反应\"的正、负极,确认正极是处在磁体的位置这一端。
这是通过电流表指针移动方向来确定的。
9、改变电流表指针移动方向的实验,移动铁氧体磁体实验,将第7步骤中的磁体从某一片上移开(某一片铁片可以退磁处理,如放在交变磁埸中退磁,产生的电流要大一些)然后放到另一片铁片附近,同样有电流的产生,注意这时正极的位置发生了变化,电流表的指针移动方向产生了变化。
如果用稀土磁体,由于产生的电流强度较大,电流表就没有必要调整0为50毫安处。
而用改变接线的方式来让电流表移动。
改变磁体位置:如果用磁体直接吸引铁片电极没有浸在液体中的部份的方式来改变磁体位置,铁片电极不退磁处理也行。
磁体位置改变,电流表指针偏转方向改变。
证明电流流动方向改变,磁场中电化学反应成立。
电流流动方向说明了磁体在电极的正极位置。
四、实验结论
此演示实验产生的电流是微不足道的,我认为此演示的重点不在于产生电流的强度的大小,而重点是演示出产生电流流动的方向随磁体的位置变动而发生方向性的改变,这就是说此电源的正极是随磁体在电源的那一极而正极就在磁体的那一极。
因此,可以证明,\"磁场中的电化学反应\"是成立的,此电化学反应是随磁体位置发生变化而产生的可逆的电化学反应。
请特别注意\"可逆\"二字,这是本物理现象的重点所在。
通过磁场中的电化学反应证实:物理学上原电池的定律在恒定磁场中是不适用的(原电池两极是用不同种金属,而本实验两极是用相同的金属)。
通过磁场中的电化学反应证实:物理学上的洛仑兹力(洛伦兹力)定律应修正,洛仑兹力对磁性运动电荷是吸引力,而不是偏转力。
并且洛仑兹力要做功。
通过实验证实,产生电流与磁场有关,电流流流动的方向与磁体的位置有关。
电极的两极是用的同种金属,当负极消耗后又补充到正极,由于两极是同种金属,所以总体来说,电极没有发生消耗。
这是与以往的电池的区别所在。
而且,正极与负极可以随磁体位置的改变而改变,这也是与以往的电池区别所在。
磁场中电化学反应电源的正极与负极可以循环使用。
产生的电能大小所用的计算公式应是法拉弟电解定律,法拉第电解第一定律指出,在电解过程中,电极上析出产物的质量,和电解中
通入电流的量成正比,法拉第电解第二定律指出:各电极上析出产物的量,与各该物质的当量成正比。
法拉第常数是1克当量的任何物质产生(或所需)的电量为96493库仑。
而移动磁体或移动电极所消耗的功应等于移动磁体或移动电极所用的力乘以移动磁体或移动电极的距离。
参考文献
注1: 湖南省邮电管理局《蓄电池的使用和维护》编写组,《蓄电池的使用和维护》, 人民邮电出版社,1979年北京第2版,统一书号:15045总2031-有514 。