Номер 5.4, страница 26 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

V. Электрический ток - номер 5.4, страница 26.

Условие.

5.4 Объясните, какая ошибка допущена при изготовлении батареи, изображённой на рисунке 14.

Рис. 14

Решение.

Решение

На рисунке изображена попытка создать батарею гальванических элементов, соединенных последовательно. Батарея состоит из трёх пар электродов: цинковой (Zn) и медной (Cu), погруженных в электролит. В гальваническом элементе такого типа, состоящем из цинка и меди, цинк является более активным металлом и служит отрицательным электродом (анодом), а медь — положительным электродом (катодом).

Для последовательного соединения нескольких гальванических элементов с целью увеличения общего напряжения (ЭДС), отрицательный электрод одного элемента соединяют с положительным электродом следующего. На схеме внешнее соединение проводниками выполнено правильно: цинковый электрод (отрицательный полюс) первого элемента соединен с медным электродом (положительным полюсом) второго элемента, а цинковый электрод второго — с медным третьего.

Однако, допущена принципиальная ошибка: все электроды погружены в один общий сосуд с электролитом. Электролит является проводником ионного тока. Из-за этого между соединенными проводом электродами (например, между первой цинковой пластиной и второй медной пластиной) возникает электрический контакт через раствор электролита. Это создает путь для тока с низким сопротивлением, что приводит к внутреннему короткому замыканию для второго и третьего гальванических элементов.

В результате такого короткого замыкания ток от предыдущих элементов будет протекать напрямую через электролит к соединенной пластине, минуя следующий элемент цепи. Таким образом, электродвижущие силы (ЭДС) отдельных элементов не будут суммироваться. Общее напряжение на выводах всей батареи (между крайней левой медной пластиной и крайней правой цинковой пластиной) будет приблизительно равно напряжению одного гальванического элемента, а не сумме напряжений трёх элементов.

Чтобы батарея работала правильно и напряжения элементов складывались, каждый гальванический элемент (каждая пара пластин Cu-Zn) должен быть конструктивно отделен от других. Например, каждую пару электродов следует поместить в отдельный сосуд с электролитом, а сосуды соединить солевыми мостиками. Другой вариант (используемый в вольтовом столбе) — разделить пары металлов пористыми перегородками, пропитанными электролитом.

Ответ: Ошибка заключается в том, что все гальванические элементы помещены в общий электролит без какого-либо разделения. Это приводит к внутреннему короткому замыканию между элементами, соединенными последовательно, из-за чего их электродвижущие силы (напряжения) не суммируются.