Prawo Faradaya

Prawa elektrolizy Faradaya

Prawa elektrolizy Faradaya to dwa prawa sformułowane przez Faradaya w 1834 r.:

1. Masa substancji wydzielonej podczas elektrolizy jest proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez elektrolit

2. Ładunek Q potrzebny do wydzielenia lub wchłonięcia masy m jest dany zależnością

c898ace7117e348ec91f180585abc4bf.png

gdzie:

F - stała Faradaya (w kulombach/mol)
z - ładunek jonu (bezwymiarowe)
M - masa molowa jonu (w kilogram/mol).

Inne, częściej spotykane sformułowanie drugiego prawa elektrolizy Faradaya brzmi:

Stosunek mas m1 oraz m2 substancji wydzielonych na elektrodach podczas przepływu jednakowych ładunków elektrycznych jest równy stosunkowi ich równoważników elektrochemicznych k1 oraz k2 i stosunkowi ich mas równoważnikowych R1 oraz R2, czyli:

dee57769fe63d27fe60b13c0b5557111.png

Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya

Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya to prawo oparte na doświadczeniach Faradaya z 1831 roku. Z doświadczeń tych Faraday wywnioskował, że w zamkniętym obwodzie znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym, pojawia się siła elektromotoryczna indukcji równa prędkości zmian strumienia indukcji pola magnetycznego przechodzącego przez powierzchnię rozpiętą na tym obwodzie. Prawo to można wyrazić wzorem

08dbec5b69e1202db1e2d8797e7d10a9.png

gdzie
f23372a2a60a8f2f43b959135ff8cb39.png - strumień indukcji magnetycznej,
03cac14a1da64ffe8a24be8374509d28.png - szybkość zmiany strumienia indukcji magnetycznej,

Jeżeli w miejscu pętli umieści się zamknięty przewodnik o oporze R, wówczas w obwodzie tego przewodnika popłynie prąd o natężeniu I:

c380b4836a95bce6964596c07cb11e6d.png

Minus we wzorze jest konsekwencją zasady zachowania energii i oznacza, że siła elektromotoryczna jest skierowana w ten sposób, aby przeciwdziałać przyczynie jej powstania, czyli zmianom strumienia pola magnetycznego (reguła Lenza).

Na przykład, w przypadku zwojnicy o N zwojach, wzór na siłę elektromotoryczną indukcji można zapisać w postaci:
09d369f26ae87a5a414ddfde4010123a.png

Wzór wynikający z prawa Faradaya można przedstawić w postaci całkowej:

1d56a5a6afd6a160c948cb53b4e94bcb.png

gdzie:

d3c305fc416b971cd6d284564e51bf85.png - siła elektromotoryczna powstająca w pętli,
E - natężenie indukowanego pola elektrycznego,
l - długość pętli,
dl - nieskończenie mały odcinek pętli,
S - powierzchnia zamknięta pętlą l,
B - indukcja magnetyczna.

Z prawa Faradaya wynika wprost wzór:

9cab6787646062d6e658cd1e83ad468f.png

będący jednym z równań Maxwella.

O ile nie zaznaczono inaczej, treść tej strony objęta jest licencją Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License