Установка. Установка описана в предыдущей задаче, но плоских электродов не один, а два. Желательно вместо карманных батареек иметь аккумуляторы (4 в) и раствор соды заменить раствором NaCl. Кроме того, выставляется амперметр.

Условие задачи. В стаканчик налит раствор соли (NaCl), который служит электролитом. Составьте цепь для электролиза, воспользовавшись в качестве источника тока батареей аккумуляторов и включив последовательно в цепь амперметр и выключатель. Замкните цепь и измерьте силу тока.

Как следует включить лежащую на столе пластинку в цепь для того, чтобы сила тока в цепи уменьшилась?

Дополнения 1. Как вы объясните такой странный факт, что жестяная пластинка, имеющая удельное сопротивление в сотни раз меньшее, чем удельное сопротивление электролита, не уменьшает, а увеличивает сопротивление цепи, если ее опустить в электролит?

2. Опустите в электролит на некотором расстоянии от первой жестяной пластинки вторую. Как при этом изменится сила тока?

3. Сколько электролизеров образуется, когда вы опустите в электролит одну жестяную пластинку? Как они включены?

4. Сколько образуется электролизеров, когда вы опустите в электролит две жестяные пластинки? Как они включены?

Решение и пояснения

98. (10-й кл.) Опустить жестяную пластинку в электролит между первыми двумя и параллельно им. Благодаря этому образуются два электролизера, соединенных последовательно. Напряжение разложения (см. решение задачи 96) увеличивается при этом в два раза. Если ЭДС батареи обозначить через , а напряжение разложения через U , то в первом опыте напряжение на электродах электролизера равно  – U , а во втором  – 2U .

Дополнения. 1. Увеличивается, конечно, не сопротивление электролита. Ответ дается в решении задачи.

2. Электролиз прекратится, так как при трех последовательно включенных электролизерах 3U > .. Практически ток прекратится. (Остаточный ток имеет ничтожную величину.)

3 и 4. Два и три последовательно включенных электролизера.

Униполярная проводимость.

Установка. Установка описана в задаче 97, однако с тем изменением, что вместо третьего электрода из жести дается электрод из пластины алюминия. Кроме того, выставляется лампочка от карманного фонаря с припаянными к ее цоколю двумя проводами. С помощью трансформатора или потенциометра напряжение городского тока понижается до того же значения, которое имеет постоянный ток (2–3 карманные батарейки, соединенные последовательно). Клеммы или провода переменного тока, к которым учащиеся будут присоединять установку, должны быть отделены от трансформатора или потенциометра, чтобы не допустить ошибочного включения.

На клеммах или проводах должно быть указано, какой ток: переменный или постоянный, и его напряжение, например: „Переменный ток напряжением в 10 в“.

Вся установка собрана, согласно задаче 97, и включена в цепь постоянного тока последовательно с лампочкой.

Условие задачи. Замкните цепь выключателем. От этого начнет светиться электрическая лампочка, а на электродах, опущенных в раствор соды, начнут выделяться кислород и водород. Возьмите алюминиевую пластинку и опустите ее посередине банки в электролит между электродами и параллельно им. Лампочка начнет светиться слабее, а через 5–10 мин. свет ее окончательно померкнет.

Приступите ко второму опыту. Разомкните цепь выключателем и отключите провода от батареи, присоединив их к клеммам, на которых написано: „Переменный ток, напряжением в 10 в“. Затем замкните цепь выключателем. Лампочка снова, хотя и несколько слабее, начнет светиться. Сколько бы вы ни ожидали, свечение ее не изменится.

Как вы объясните результаты этих двух опытов?

Дополнения. 1. Если в первом опыте после прекращения свечения лампочки вынуть из электролита алюминиевую пластинку, лампочка снова начнет светиться. Опустите вновь алюминиевую пластинку в электролит таким образом, чтобы та ее сторона, которая в первом опыте была обращена к катоду, теперь оказалась бы повернутой к аноду. Опустив ее, вы заметите, что лампочка продолжает светиться, однако, как и в первом опыте, свет ее через 5–10 мин. окончательно меркнет. Почему для возобновления тока надо было перевернуть пластинку?

2. Когда электрический ток перестанет проходить в цепи после перевертывания алюминиевой пластинки, включите установку в цепь переменного тока. Теперь лампочка не светит, включенная в цепь даже и переменного тока. Почему?

3. Не напоминают ли вам все эти опыты какого-нибудь прибора, употребляющегося для выпрямления переменного тока?

Решение и пояснения

99. (10-й кл.) Алюминиевый анод покрывается слоем непроводящей тока окиси, и в результате этого почти полностью размыкает цепь. Та же алюминиевая пластинка, находящаяся в электролите и выполняющая роль катода, не создает размыкания цепи. Таким образом, она приобретает униполярную проводимость, которую используют для устройства электролитических выпрямителей переменного тока.

Дополнения. 1. Так как алюминиевая пластинка выполняет одновременно функции анода и катода (см. решение задачи 97), то, перевернув ее, мы используем ее анодную поверхность в качестве катода, а катодную – в качестве анода. Ток проходит до тех пор, пока новая анодная поверхность пластинки не покроется окислами.

2. Потому что алюминиевая пластинка покрыта окислами с обеих сторон и ток не может практически проходить через электролит ни в одном, ни в противоположном направлении.

3. Электролитический выпрямитель переменного тока.

Переменный ток должен иметь то же напряжение, что и постоянный, для того чтобы у учащихся не возникало мысли о том, что причиной различных результатов опыта с постоянным и переменным током является различное их напряжение. Указание: „Переменный ток напряжением в 10 в“ дается лишь как примерное.