ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие положения о скачке потенциалов из "Электрометрия жидкостей" Обеспечение надежности и повышение точности определения значений диэлектрической проницаемости и проводимости жидкости во, многом зависит от правильного представления процессов поляризации и электропроводности, протекающих в рабочем объеме чувствительного элемента, который помещен во внешнее электрическое поле. Кроме того, большое значение при этом имеет конструктивное выполнение чувствительного элемента (преобразователя), сосредоточение паразитного поля, а также согласование его входных параметров со схемой измерения. [c.22] В настоящей главе обсуждается влияние геометрических параметров преобразователя — как контактного, так и бесконтактного — на определение диэлектрической проницаемости, проводимости и тангенса угла потерь. Необходимость такой постановки вопроса обусловлена противоречиями, которые возникают при оценке погрешности определения указанных параметров. Отсюда появляется потребность в отыскании новых критериев, определяющих возможность применения данной конструкции преобразователя в том или ином эксперименте. [c.22] Одним из критериев может быть такой, который учитывает влияние скачка потенциалов на границе раздела фаз на процесс измерения. [c.22] Известно, что на границе раздела двух фаз при условии неравенства избыточных поверхностных энергий в тонком слое возникает так называемый двойной электрический слой, который обусловливает скачок потенциалов на этой границе. Для наиболее полного представления скачка потенциалов на границе раздела фаз воспользуемся положениями теории поля. [c.22] Применение теоремы Гаусса позволяет рассмотреть некоторые свойства поля заряженных поверхностей. [c.23] Пусть слой заряда имеет достаточно малую величину по сравнению с расстоянием до точек поля, в которых мы исследуем это поле. Такой заряд можно считать поверхностным. [c.23] Последнее означает, что напряженность электростатического поля Е равна градиенту электростатического потенциала ф, взятому с обратным знаком. [c.24] Таким образом, выражения (II. 1) и (II. 2) отличаются знаком. Поверхности разрыва нормальной слагающей градиента потенциала равнозначны заряженным поверхностям, причем скачок этой слагающей d(f/dn пропорционален плотности зарядов на поверхности. [c.24] Следует отметить, что все предыдущие выражения справедливы в точках поля, расстояние от которых до так называемых точечных зарядов ei велики по сравнению с размерами этих зарядов. [c.25] На рис. П. 2 представлены параллельные поверхности 51 и 5г. Предположим, во-первых, что эти плоскости очень близки друг к другу и, во-вторых, что плотности зарядов а и о на противолежащих элементах поверхности 51 и 5з равны по величине и противоположны по знаку (а = —а ). Примем, наконец, что расстояние между поверхностями исчезающе мало, т. е. рассмотрим двойной электрический слой на границе раздела фаз. [c.25] На рис. И.З представлены две поверхности с равным потенциалом. Значение потенциала в точке Р равно потенциалу в точке Рг. [c.26] Последнее означает, что производная ф по произвольному на-хравлению I равна проекции вектора градиента ф на направле-1ие I. Направление градиента п — направление наиболее быст-юго возрастания скаляра ф. Очевидно, направление (—Я) бу-хет направлением наиболее быстрого убывания скаляра ф. [c.27] Здесь gradg(l// )—наибольшее приращение скаляра ф в на-травлении от точки истока (от двойного электрического слоя) rada(l/i )—наибольшее приращение скаляра ф от точки наблюдения (из точки Р на рис. II. 2 к двойному электрическому лою). [c.27] Нетрудно видеть, что двойной электрический слой можно рассматривать как совокупность диполей (параллельных нормами п) длины / с плотностью зарядов а, расположенных на поверхности слоя. [c.27] На каждой поверхности производная 3ф/ п испытьшает ска чок 4яа [уравнение (П. 2)] скачки эти равны по величине противоположны по знаку. Поэтому при переходе с одной стс роны слоя на другую Эф/Эп, а вместе с тем и остаются не прерывными. [c.28] Возникновение двойного электрического слоя — общая закономерность двухфазных систем. Раннее представление о двойном электрическом слое базировалось на его уподоблении очень тонкому плоскому конденсатору с расстоянием между пластинами порядка атомных диаметров—10 см [4, т. 2]. В действительности же структура его размыта, диффузна. Образно говоря, одна из пластин конденсатора, обращенная к жидкости, имеет толщину более диаметра одной молекулы [14]. Эта пластина распространяется на какое-то расстояние в жидкую фазу вследствие теплового движения частиц, нарушающего их строгое расположение у границы раздела. В случае растворов механизм образования двойного электрического слоя можно представить следующим образом. [c.29] Положительные ионы металла упорядоченно расположены в узлах кристаллической решетки в междуузлиях же находятся электроны, создающие так называемый электронный газ [15]. При обычных условиях равные суммарные заряды ионов и электронов компенсируют друг друга и металл в целом электроней-трален. Ионы мало подвижны и совершают колебательные движения под действием теплового поля. Электроны же способны перемещаться во всех направлениях, однако упругие столкновения с ионами препятствуют их движению. Число электронов с высокими скоростями обычно невелико. Повышение температуры металла, световое облучение, бомбардировка потоком каких-либо частиц, воздействие внешнего электрического поля значительно увеличивает число электронов с высокими скоростями. В какой-то момент последние могут покинуть металл. [c.29] Распределение положительных и отрицательных ионов в растворе носит случайный характер. Различие в строении металла и раствора создает условие для возникновения электростатического взаимодействия на поверхности соприкосновения сред возникает двойной электрический слой. Конкретные причины образования двойного электрического слоя и его строение зависят от типа соприкасающихся сред. [c.29] Различают несколько механизмов образования двойного электрического слоя [15]. Под действием тех или иных причин ионы твердого тела переходят в жидкость или же ионы раствора притягиваются к поверхности металла и возникает так называемый ионный двойной электрический слой (рис. П.4,а). Следует отметить, что переход ионов металла в жидкость чаще происходит в реальных условиях, чем притяжение ионов жидкости к металлу. [c.29] Избирательная адсорбция поверхностью металла ионов жидкости— другая причина образования электрического двойного слоя (рис. П.4,б). [c.29] Вернуться к основной статье