Elektrolitoknak nevezzük a savak, lúgok, sók oldatait vagy olvadékait, mivel ezek
vezetik az áramot, ellentétben például a tiszta vízzel.
Ha elektrolitba helyezünk két elektródát, amiket egy külsı áramforrásra kötünk. A
körben mérhetı az áramerısség, melynek ismeretében megkapjuk az elszállított töltés
nagyságát. Az áram az ionok vándorlásának következménye: az ellentétes elıjelő töltéssel
rendelkezı ionok különbözı elektródákhoz vándorolnak, semlegesítıdnek, s ott általában gáz,
vagy szilárd halmazállapotban kiválnak.
A kinyert anyagok mennyisége, és így az ionok darabszáma kémiai mérésekkel
határozható meg.
Ahol qion egy ion töltése, Q a szállított össztöltés, amelyet I áram t idı alatt szállít, és
Nion az ionok darabszáma.
Ugyanerre az eredményre vezettek Faraday elektrolízissel kapcsolatos tapasztalati
törvényei is.
I áramerıség mellett, t idı alatt az elektródákon levált anyag tömege m = k I t, ahol k az
elektrokémiai egyenérték, amely az egységnyi töltés által kiválasztott anyag tömegét jelenti, vagyis az elektrokémiai egyenérték az anyag minıségétıl függı állandó.
Egy molnyi anyag kiválasztásához annyiszor 96 500 C töltés szükséges, amennyi az
illetı anyag vegyértéke. A két törvény és az Avogadro-szám ismeretében az egy vegyértékő anyag egy ionjára jutó töltés:
A Millikan –kísérlet
Millika angol fizikus vízszintesen elhelyezett kondenzátorlemezek közé olajcseppeket
porlasztott, majd ezeket mikroszkópon keresztül figyelte meg. Egy olajcseppet kiválasztva
addig változtatta az elektromos mezıt, amíg az olajcsepp lebegni nem kezdett, és a gravitációs erő ellenében az elektrosztatikus erı el nem kezdett dolgozni. Az olajcsepp mérete optikai úton meghatározható, így a következı egyenlıség írható fel:
mg = Vρg= QE = Q U/d,
ahol m az olajcsepp tömege, V a térfogata, ρ a sőrősége, Q a töltése, E a kondenzátor
lemezei közötti térerısség, U a feszültség, d a távolság. Az U feszültség és a lemezek d
távolsága mérhetıek, így megkapjuk az olajcsepp töltését.
Millikan azt tapasztalta, hogy minden esetben az eleminek tekinthetı töltés egész számú
többszörösét kapta, vagyis az elemi töltés a legkisebb töltésegység: Q = n 1,6· 10-19 C.
A hidegemisszió
Vigyünk fémtárgyra töltést, és mint azt elektrosztatikából már tudjuk, az azonos töltések taszítása következtében a fém felületén helyezkedik el. Nagyon nagy töltés esetében akkora lehet a taszítás, hogy a töltés egy részét kinyomja a felületbıl. A gázmolekulák zavaró hatását kiküszöbölhetjük, ha légritkított térben végezzük a kísérletet. A jelenség neve hidegemisszió.
A Richardson-hatás
Richardson angol fizikus figyelte meg azt a jelenséget, hogy minden külsı hatás nélkül
is kilépnek negatív töltések a fémekbıl.
Légritkított tértbe helyezzünk egymással szembe két elektródát. Az egyiket földeljük le,
a másikra gyenge pozitív feszültséget adjunk. Azt tapasztaljuk, hogy az elektródák között
áram indul meg. A töltés a leföldelt töltéshordozóból a hımozgás hatására kiléphet a
felületbıl, és engedve a gyenge vonzásnak átvándorol a másik elektródára.
Az izzóelektromos hatás
Magas hımérsékleten erısen megnı a Richardson-hatás, az izzó fémbıl már tömegesen
távozik a negatív töltés. Ez az izzóelektromos hatás, vagy termikus emisszió.
Ez utóbbi két jelenség az alapja a katódsugárcsı, így például a tv-képcsı mőködésének.
Ezekben a katódot általában külön áramkör főti és hevíti izzásig.
A katódsugárcső
Helyezzünk légritkított térbe két elektródát, s kapcsoljunk rá feszültséget. Nagyon kis
gáznyomás esetén a katód egy láthatatlan sugárzást bocsát ki, amely abból vehetı észre, hogy a katóddal szemben, ahol a sugárzás az üvegburát éri, fényjelenség jön létre, amennyiben az üveg belsı felületét fluoreszcens anyaggal vonják be. Ez a sugárzás a katódsugárzás. A katódsugárzást J.J.Thomson vizsgálata elıször. 1897-ben végzett kísérleteiben elektromos és mágneses terek segítségével a katódsugárzásban megjelenı részecske eltérülését vizsgálta, s ennek segítségével meghatározta annak fajlagos töltését. Az elemi részecske töltése ismeretében kiszámítható volt annak tömege is, ezért ezt az idıpontot tekintjük az elektron felfedezésének.
A katódsugárcsıben izzókatódot alkalmazunk, a katód és az anód közé ismert
gyorsítófeszültséget kapcsolunk. Az anód nyílásán keskeny nyalábban áthaladó, közel
egyforma sebességő elektronok ismert erısségő homogén mágneses térben ugyanazon a
körpályán mozognak, amelynek sugara meghatározható.
A körmozgásra vonatkozóan a centripetális erıt a mágneses Lorentz-erı szolgáltatja:
mv2/R = qvB, innen v = qRB/m, ahol m az elektron tömege, v a sebessége, q a töltése, R
a körpálya sugara, B a mágneses indukció. A gyorsítási munka megadja az elektron mozgási energiáját: qU = mv2/2.
A két egyenletet összegezve:
Az elemi töltés ismeretében az elektron tömege: m = 9,1 · 10*-31 kg.
