Номер 5, страница 127 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

5. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?

5. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?

В любом источнике тока происходит преобразование какого-либо вида неэлектрической энергии в электрическую энергию. Это преобразование необходимо для совершения работы по разделению электрических зарядов и поддержанию разности потенциалов на полюсах источника, что, в свою очередь, обеспечивает протекание тока во внешней цепи. Силы, выполняющие эту работу, называют сторонними силами.

Тип преобразуемой энергии зависит от вида источника тока:

• В гальванических элементах (батарейках) и аккумуляторах (в режиме разряда): химическая энергия, запасенная в веществах, превращается в электрическую энергию в результате окислительно-восстановительных химических реакций.

• В электромеханических генераторах: механическая энергия (например, энергия вращения турбины на электростанции) превращается в электрическую на основе явления электромагнитной индукции.

• В фотоэлементах (солнечных батареях): энергия света (энергия фотонов) преобразуется в электрическую энергию благодаря фотоэлектрическому эффекту.

• В термоэлементах: тепловая энергия преобразуется в электрическую за счет эффекта Зеебека, то есть возникновения ЭДС в цепи, состоящей из разнородных проводников, контакты между которыми находятся при разных температурах.

Таким образом, основная функция источника тока — служить преобразователем энергии.

Ответ: Внутри источника тока происходит преобразование неэлектрической энергии (химической, механической, световой, тепловой) в электрическую энергию.

6. Каково устройство гальванического элемента?

Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, в котором энергия окислительно-восстановительной реакции напрямую преобразуется в электрическую энергию. Классический гальванический элемент состоит из трех основных частей:

1. Два электрода — это проводники (чаще всего пластины из разных металлов или металл и уголь), погруженные в электролит.

   • Анод — отрицательный электрод. На нем происходит процесс окисления (отдача электронов).
   • Катод — положительный электрод. На нем происходит процесс восстановления (принятие электронов).

2. Электролит — это вещество (обычно водный раствор кислоты, щелочи или соли), которое содержит ионы и обеспечивает ионную проводимость между электродами внутри элемента.

Принцип действия гальванического элемента основан на том, что разные металлы имеют разную способность к окислению. При погружении в электролит на границе между металлами и раствором возникают скачки потенциала. Разность этих потенциалов и является электродвижущей силой (ЭДС) элемента.

Рассмотрим устройство на примере элемента Даниэля-Якоби:

• Анод (-): цинковая (Zn) пластина, опущенная в раствор сульфата цинка ($ZnSO_4$).

• Катод (+): медная (Cu) пластина, опущенная в раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$).

• Электролиты: растворы $ZnSO_4$ и $CuSO_4$, которые соединены солевым мостиком или разделены пористой перегородкой для обеспечения ионного обмена.

При замыкании внешней цепи начинаются следующие процессы:

• На аноде цинк окисляется, отдавая электроны во внешнюю цепь и переходя в раствор в виде ионов: $Zn^0 \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}$

• Электроны по внешней цепи перемещаются к катоду.

• На катоде ионы меди из раствора принимают электроны и восстанавливаются до металлической меди, оседая на пластине: $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu^0$

В результате во внешней цепи возникает направленное движение электронов — электрический ток.

Ответ: Гальванический элемент состоит из двух электродов, изготовленных из разных проводящих материалов (анод и катод), и электролита, в который они погружены. Работа элемента основана на преобразовании химической энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую.