Вольтаметр

Вольтаметр

ВОЛЬТАМЕТР, прибор для измерения силы тока по его химическим действиям. По законам Фарадея для электролиза, сила тока I, проходящего через раствор соли какого-нибудь металла, равна

По законам Фарадея для электролиза, сила тока I, проходящего через раствор соли какого-нибудь металла

где 96,540 - коэффициент, одинаковый для всех веществ, значение которого вытекает из определения единицы силы тока, n - валентность вещества в данном его соединении, А - атомный вес, М - масса (в мг) вещества, выделившегося на электродах. Количество вещества в мг, выделяющееся в течение 1 сек. при силе тока в 1 А, т. е. при прохождении электрического заряда в 1 С, называют электрохимическим эквивалентом этого вещества (в формуле обозначен буквой m). Наиболее тщательно и многократно определялся электрохимический эквивалент серебра. На основании этих определений Международный электротехнический конгресс в Лондоне в 1908 г. принял mAg = 1,11800 мг, и это значение было положено в основу определения международного ампера.

Применяются вольтаметры: медный - для измерения сильных токов, серебряный - для слабых токов при точных измерениях и газовый (иначе водяной) - в лабораторной практике. Следует упомянуть также о вольтаметре свинцовом, бромовом, йодовом и ртутном. Последний употребляется иногда в качестве счетчика ампер-часов.

В следующей таблице приведены значения m для различных веществ.

Величины электрохимических эквивалентов

В серебряном вольтаметре системы Кольрауша анодом служит серебряный массив А (фиг.1), который висит на серебряном же стерженьке, защищенном стеклянной трубочкой. Катодом служит платиновый тигель В, наполненный 15—30%-ным водным раствором нейтрального азотнокислого серебра AgNO3, получаемого перекристаллизацией продажного химически чистого AgNO3. Серебро оседает на стенках платинового тигля в виде мелкокристаллического осадка. Тигель перед опытом и после него взвешивают. Для того чтобы частички серебра, могущие во время электролиза отделиться от анода механически, не попали на дно тигля и не увеличивали т. о. вес осадка, на краях платинового тигля подвешен при помощи трех стеклянных крючков стеклянный защитный стаканчик, не допускающий также до катода часть электролита, близкую к аноду, в которой образуются кислородные соединения серебра, влияющие на процесс.

Вольтаметры

Для достаточной плотности осадка необходимо, чтобы плотность тока на катоде не превосходила 0,02 А на 1 см2, а на аноде - 0,2 А на 1 см2. Для того чтобы перед новым взвешиванием было легче удалить осадок, не осаждают более 100 мг на 1 см2 катода. В серебряном вольтаметре системы Кистяковского, особенно применимом для быстрого измерения слабых токов (до 0,2 А), отделившееся от анода количество серебра определяется титрованием.

Медный вольтаметр состоит из двух тонких пластинок А и В (фиг. 2), сделанных из чистой меди, а иногда одна (катод) - из платины. В качестве электролита употребляется не вполне насыщенный раствор чистого медного купороса CuSО4, иногда подкисляемый небольшим количеством H24. Чтобы получить плотный осадок меди на катоде, берут плотность тока на нем не более 0,04 А на 1 см2. Результаты, даваемые медным вольтаметрами, не могут иметь большой точности по причине сравнительно малого электрохимического эквивалента меди и из-за сложных химических процессов, сопровождающих электролиз CuSО4 и могущих изменить количество осажденной током меди. Для более удобного пользования медным вольтаметром катод подвешивают непосредственно к одному плечу весов.

В газовом вольтаметре электролизу подвергают 10—20%-ный водный раствор H24 и измеряют объем выделившегося водорода. Вольтаметр состоит из U-образной стеклянной трубки с запаянным концом d (фиг. 3). В трубку запаяны два платиновых электрода a и b. Конец трубки d градуирован на см3. При 0° и 760 мм давления 1 см3 водорода весит 0,0893 мг. Следовательно, объем водорода, выделяемый при этих условиях 1 С электричества, равен:

Voltametr 4

Сила тока, выделившая в t сек. при температуре t и давлении р объем водорода v см3, определится из следующего выражения:

Voltametr 5

где р - давление сухого водорода (без паров воды). Если р0 - показание барометра в мм ртутного столба, a h - разность уровней электролита в вольтметре, то, принимая плотность ртути почти в 12 раз больше плотности раствора H24, имеем: р = р – h/12. В действительности в водороде присутствуют водяные пары. Поэтому надо внести поправку f, которая обычно берется из таблиц. Так как водяные пары находятся над раствором поглощающей их серной кислоты, то поправку следует уменьшить. Обыкновенно вместо f берут 0,88f. Вводя эти поправки, получают:

Voltametr 6

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.