Вольтаметр

Прохождение электрического тока через химически сложную жидкость всегда сопровождается разложением этой жидкости. Процесс такого разложения назван Фарадеем электролизом, разлагаемая жидкость — электролитом, продукты разложения — ионами, сосуды, в которых разложение совершается, — электролитическими и в том случае, когда они приспособлены к определению количеств разложенных веществ, — вольтаметрами. Измерения силы тока основаны на следующих законах, открытых Фарадеем.

Закон первый: количество тела, разлагаемого током, пропорционально силе тока и пропорционально времени, в течение которого ток проходит чрез тело.

Закон второй: один и тот же ток в одинаковое время выделяет из различных тел продукты разложения в количествах, химически эквивалентных. Так, ток, сила которого ныне принимается за "практическую" единицу, т. е. ампер (ампер равняется ¹/₁₀ единицы тока в абсолютной системе, т. е. ампер = ¹/₁₀ CGS ед. тока), выделяет:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|                                                 | В одну секунду                     | В одну минуту                  |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| из воды гремучего газа            | 0,174 куб. см или 0,0933 мг   | 10,44 куб. см или 5,6 мг    |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| из воды водорода                    | 0,116 куб. см или 0,01039 мг  | 6,96 куб. см или 0,623 мг  |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| (объемы газов рассчитываются при 0° и 760 мм давления)                                                |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| из раствора азотно-                  | 1,118 мг                                | 67,1 мг                             |

| серебряной соли серебра         |                                              |                                         |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| из раствора медного купороса | 0,328 мг                                 | 19,68 мг                           |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Приведенные числа называются электрическими эквивалентами тел для тока в 1 ампер. Определив количество выделенного продукта разложения и разделив его на число единиц времени, в течение которого действовал ток, и на электрический эквивалент, соответствующий данному продукту, получают силу тока в амперах.

Осаждение металлов на катоде из растворов металлических солей и разложение воды на водород и кислород определяют собой два типа вольтаметров: весовой и объемный. В объемном вольтаметре платиновые пластинки, пропущенные через дно сосуда с подкисленной водой, помещены внутри вертикальных широких калиброванных трубок, запаянных сверху, открытых внизу и также наполненных водой: при прохождении тока на анод выделяются пузырьки кислорода, которые соединяются между собой в верхнем запаянном конце трубки и их объем определяется объемом выдавленной ими воды. На катод выделяются пузырьки водорода. Водорода получается в два раза больше по объему, чем кислорода. В описанном В. выделяемые газы собираются в отдельных сосудах, но употребительны и такие В., где этого разделения газов нет. Стеклянная U-образная трубка, запаянная с одного конца и открытая с другого, калибрована в запаянной своей части, сквозь стенки которой пропущены проволоки к платиновым пластинкам, помещенным внутри нее. Перед пропусканием тока запаянное колено наполняется подкисленной водой и выделяющиеся затем при прохождении тока пузырьки водорода и кислорода смешиваются в верхней части этого колена, образуют гремучий газ и, понижая своим давлением уровень воды в закрытой части, повышают его в открытой.

Весовые В. бывают или серебряные, или медные.

Серебряный вольтаметр — для слабых токов. Платиновый тигель, служащий катодом, наполняется раствором азотно-серебряной соли (от 15-30%). В эту жидкость, как анод, опускается кружок или стерженек из чистого серебра. В опыте определяют вес осажденного на поверхность тигля серебра. Чтобы осадок не отпадал при промывке его водой, ток не должен превосходить известной силы. На 1 кв. см действующей поверхности катода не должно приходиться более 0,1 ампера.

Медный вольтаметр — для сильных токов. Электродами служат чистые медные пластинки (лучше из гальванопластической меди); раствор ненасыщенного медного купороса употребляется как разлагаемая жидкость. Размеры катодной пластинки должны быть таковы, чтобы на 1 кв. дециметр ее поверхности приходилось не более 2,5 ампер. Вольтаметр показывает, какое количество электричества прошло через него во все время опыта, но не показывает силы тока в любой момент его прохождения. Гальванометр служит для определения силы тока в любой момент, давая величины этой силе пропорциональные, но он не дает средства определять силу тока в абсолютной мере. Одновременное определение силы тока по гальванометру и В., включенным последовательно в одну цепь, позволяет от относительных показаний гальванометра перейти к абсолютным, позволяет найти так называемый переходный множитель гальванометра. По причине поляризации электродов (см. это слово) для разложения воды электровозбудительная сила разлагающего тока должна иметь величину не менее 1,45 вольта. Для всякого электролита существует свой minimum электровозбудительной силы, необходимый для разложения.