Номер 51.3, страница 183 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 7. Электрические явления. Параграф 51. Сила тока. Напряжение. Сопротивление - номер 51.3, страница 183.

Условие.

51.3 [н] Почему в растворе электролита электрический ток равен сумме, а не разности токов отрицательных и положительных ионов?

Решение.

Решение 4.

Решение 7.

51.3 [н] Почему в растворе электролита электрический ток равен сумме, а не разности токов отрицательных и положительных ионов?

Электрический ток по определению — это упорядоченное движение заряженных частиц. Сила тока $I$ равна заряду $\Delta q$, который проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени $\Delta t$.

$I = \frac{\Delta q}{\Delta t}$

В растворах электролитов носителями заряда являются положительные ионы (катионы) и отрицательные ионы (анионы). Когда к раствору прикладывается электрическое поле (например, с помощью электродов), ионы начинают двигаться: катионы — к отрицательному электроду (катоду), а анионы — к положительному электроду (аноду). Таким образом, в электролите существуют два встречных потока заряженных частиц.

Рассмотрим воображаемую плоскость (поперечное сечение) в растворе, перпендикулярную направлению электрического поля. За время $\Delta t$ через эту плоскость в одном направлении (скажем, вправо) пройдут катионы, перенося суммарный положительный заряд $\Delta q_+$. В то же самое время в противоположном направлении (влево) пройдут анионы, перенося суммарный отрицательный заряд $\Delta q_-$.

Полный ток через сечение определяется общим количеством заряда, прошедшего через него. Поток положительных ионов вправо создает ток $I_+ = \frac{\Delta q_+}{\Delta t}$, направленный вправо (по определению, направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов).

Поток отрицательных ионов влево также создает электрический ток. Движение отрицательного заряда в одну сторону эквивалентно движению такого же по модулю положительного заряда в противоположную сторону. Следовательно, движение анионов с зарядом $\Delta q_-$ влево создает ток $I_- = \frac{|\Delta q_-|}{\Delta t}$, который направлен также вправо.

Поскольку оба тока, $I_+$ и $I_-$, направлены в одну и ту же сторону, полный ток $I$ в электролите равен их сумме:

$I = I_+ + I_-$

Таким образом, несмотря на то, что ионы разных знаков движутся навстречу друг другу, они оба вносят вклад в ток одного и того же направления, и поэтому их вклады складываются.

Ответ: Полный электрический ток в электролите определяется как суммарный заряд, проходящий через его поперечное сечение в единицу времени. Положительные и отрицательные ионы движутся в противоположных направлениях под действием электрического поля. Движение отрицательных ионов в одну сторону эквивалентно движению положительных зарядов в противоположную сторону. В результате потоки ионов обоих знаков создают токи, которые направлены в одну и ту же сторону, поэтому их значения складываются для получения общего тока в цепи.