אלקטרומגנטיות

עמוד:37

אלקטרוליזה תהליך כימי של פרוק תרכובות באמצעות זרם חשמלי . האלקטרוליזה מתרחשת בחמר מתך או מומס . היא משמשת בתעשיה לשתי מטרות : להפקת יסודות ולצפויים מתכתיים . כדי להסביר את תהליך פרוק התרכובות באמצעות אלקטרוליזה , נביא כדגמה את האלקטרוליזה של המלח נתרן כלורי מתך . המעגל החשמלי , שבאמצעותו נעשה הפרוק , מכיל חלקים אחדים : סוללה , אמפרמטר או נורה , ואלקטרודות - מוליכים מתכתיים - שקצותיהן טבולים בתרכבת המתכת . החלקיקים המרכיבים את הנתרן הכלורי הם יונים , כלומר אטומים שיש להם מטען חשמלי משום שיש בהם אלקטרונים עודפים ( יון שלילי ) או חסרים ( יון חיובי ) . היונים חפשיים לנוע בתרכבת המתכת ( הנוזלית ) . כאשר מכניסים לנוזל אלקטרודות , ומחברים אותן למקור מתח , נמשכים יוני הנתרן - היונים החיוביים - לאלקטרודה המחברת להדק השלילי של הסוללה - הקתודה . הם " מושכים " אליהם אלקטרונים ויוצרים את המבנה המתכתי המאפין את היסוד נתרן , המתקבל כנוזל בשל הטמפרטורה הגבוהה הדרושה להתוך המלח . היונים השליליים - יוני הכלור - נמשכים לאלקטרודה המחברת להדק החיובי של הסוללה , האנודה . הם " מוסרים " לה את האלקטרונים העודפים שלהם והופכים לאטומים ניטרליים . כל זוג אטומים יוצר מולקולה של כלור ( יו ) ) . שיטה זו של אלקטרוליזה של נתרן כלורי מתך היא אחת השיטות התעשיתיות להפקת המתכת נתרן . הכימאי האנגלי המפרי דיוי גלה ב - 1807 את הנתרן ואת האשלגן , כשבצע אלקטרוליזה של מלחים מתכים . בתהליך צפוי אלקטרוליטי , משמש החמר שמבקשים לצפותו כקתודה ( האלקטרודה השלילית ) . כיום הצפוי האלקטרוליטי נועד להגן על עצמים מפני אכול ( קורוזיה ) י או להקנות להם תכונות של מוליכות ועמידות בחם או למנע בליה . משתמשים בצפוי אלקטרוליטי גם למטרות נוי - צפוי בכסף או בזהב , אך כיום אין היא מהוה מרכיב עקרי בתעשיה . אטום אלקטרון חשמל יון אלקטרומגנט מתקן חשמלי המשמש ליצירת שדות מגנטיים . האלקטרומגנט עשוי מחוט מתכת המלפף סביב גרעין ברזל . כאשר בחוט המתכת זורם זרם חשמלי , הברזל מתנהג כמגנט . שמושים טכנולוגיים רבים מצריכים יצירה של שדה מגנטי חזק , ומגנט רגיל אינו מתאים למטרה זו , כי השדה שלו חלש מדי . לכן משתמשים במתקן חשמלי הנקרא אלקטרומגנט . האלקטרומגנט מרכב מחוט מתכת ארך המלפף כסליל סביב לבה עשויה מברזל . כאשר זרם חשמלי זורם דרך הסליל , נוצר בלבת הברזל שדה מגנטי , והלבה מתנהגת כמגנט חזק . כאשר מבסיקים את הזרם , השדה המגנטי נעלם . יתרון נוסף של האלקטרומגנט לעמת המגנט הרגיל הוא שאפשר לשנות את עצמתו : ככל שהזרם החשמלי חזק יותר , עצמת השדה המגנטי גדולה יותר . שמושי האלקטרומגנט לאלקטרומגנטים שמושים רבים , והם מצויים במכשירים חשמליים שונים וביניהם פעמון חשמלי , מנוע חשמלי ( כמו מנוע של מכונת כביסה ) , רמקול ואחרים . הם משמשים גם לצרכי מחקר מדעי . לדגמה , במאיץ חלקיקים יש צרך בשדה מגנטי חזק כדי לגרם לחלקיקים לנוע במסלול מעגלי , את השדה הזה יוצרים בעזרת אלקטרומגנטים . מדענים מפתחים כיום אלקטרומגנטים , שהחוטים החשמליים שלהם נמצאים בטמפרטורה נמוכה מאוד , ולכן מתרחשת בהם תופעת העל - מוליכות . במצב כזה אין לחוטים התנגדות חשמלית , ולכן אפשר להעביר דרכם זרם חשמלי חזק בלי לבזבז אנרגיה . בדרך זו מקוים החוקרים ליצר אלקטרומגנטים חזקים הרבה יותר מאלה הקימים כיום . אלקטרומגנטיות חשמל מאיץ חלקיקים מגנט על - מוליכות אלקטרומגנטיווז תורה בפיסיקה המאחדת את תופעות החשמל , המגנטיות והאור . היא מבססת על המשג שדה אלקטרומגנטי . תנודות בשדה הזה הן גלים אלקטרומגנטיים , כמו גלי הרדיו והאור . עד תחלת המאה ה - 19 נחקרו תופעות החשמל , המגנט והאור כתופעות פיסיקליות נפרדותי שאין ביניהן שום קשר . אולם בשנת 1820 ערך מורה לפיסיקה ושמו הנס כריסטין ארסטד נסוי , שבו הניח מחט מגנטית של מצפן בקרבת חוט מתכת . כאשר הזרים ארסטד זרם חשמלי דרך החוט , הסתובבה המחט המגנטית כאלו היה מגנט מונח בקרבתה . באפן זה הראה ארסטד שזרם חשמלי יכול ליצר כח מגנטי , ולכן תופעות החשמל והמגנטיות קשורות ביניהן , על תגליתו של ארסטד מבססת פעלתו של האלקטרומגנט . חוקרים אחרים , ששמעו על תגליתו של ארסטד , נסו להמשיך ולחקר את הקשרים האלה . הפיסיקאי הצרפתי עקרון פעולתו של זמום חשמלי מבוסס על האלקטרומגנט . כשסוגרים את המפסק וי , סוללה ל מזרימה ורם חשמלי דרך החוט המוליך ופס הברזל הגמיש ) . ליבת הברזל 8 הופכת לאלקטרומגנט ומושכת את הפס הגמיש . תנועת הפס מנתקת את המגע שבצידו השמאלי , הזרם החשמלי חדל מלזרום , הליבה מפסיקה להיות אלקטרומגנט , הפס חוזר למק , מ , והזרם מתחדש , וחוזר חלילה . נקישותיו של הפס הגמיש במגע יוצרות קול זמזום . אלקטרוליזה של תמיסת מלח בישול : המלח מורכב מיוני נתרן ( + Na ) חיוביים ויוני כלור C ) ( L ( שליליים . היונים החיוביים נמשכים אל הקתודה השלילית , והיונים השליליים - אל האנודה החיובית . כך מתפרקת התמיסה למרכיביה . יוני הכלור מוסרים את האלקטרונים . המיותרים . שלהם לאנודה ויוצרים גו כלור . יוני הנתרן מצטברים על הקתודה . בדרך זו אפשר לצפות עצמים מוליכים בשכבה דקה של מתכת .

קודם  |  הבא