Лабораторный электролизер
Изобретение относится к учебным пособиям и может быть использовано как прибор для изучения явлений, связанных с протеканием электрического тока в жидкостях. Лабораторный электролизер включает корпус, выполненный из диэлектрического материала и заполненный электролитической жидкостью, и расположенные в корпусе электроды - анод и катод, связанные с источником тока, и магнитное устройство. В центре корпуса к его дну герметично закреплен анод, выполненный в виде медного патрубка, внутри к стенке которого припаян провод, пропущенный сквозь отверстие в диэлектрической пробке, герметично закрывающей патрубок, причем провод посредством реостата и амперметра соединен с источником тока, а катод выполнен съемным в виде плоскопараллельных лепестков, установлен на отбортовке корпуса и соединен с источником тока, при этом над пространством между анодом и катодом установлено магнитное устройство с возможностью изменения ориентации полюсов. Технический эффект - простота в изготовлении надежность, наглядность, удобство в использовании. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к учебным пособиям при проведении лабораторных работ и может быть использовано как прибор по физике для изучения явлений, связанных с протеканием электрического тока в жидкостях, в качестве наглядной демонстрации этих явлений.
Известна «Установка для электролиза воды» по патенту №2215824, в котором один электрод закреплен к днищу корпуса, а другой установлен с возможностью перемещения. Однако это промышленная громоздкая установка.
Известны «Устройство для разложения воды электролизом» по заявке №2006122299 и «Установка для электролиза в центробежном поле» по патенту №2299930, включающие корпус, электроды и токопроводы. Однако эти устройства не могут быть использованы в школьном обучении.
Известно «Электростатическое устройство для электролиза оксидов» по патенту №2292407, содержащее катод и анод, размещенные в ванне. Однако это устройство не представляется возможным использовать в школьном процессе демонстрации опытов.
Известны технические решения по заявке №2006117163 «Способ электрохимической обработки воды и установка для его осуществления», в котором активатор выполнен в виде диэлектрического корпуса, где размещены катод и анод, блок питания, блок управления. Однако предложенное устройство громоздко и не может быть использовано в школьной практике.
Прототипом является техническое решение по заявке №2005102507, в котором устройство для проведения электролиза - электролитическая ячейка - состоит из двух или более электродов, пространство между которыми заполнено жидкостью и связанных с источником электрического тока, при этом электроды расположены в магнитном поле магнитного устройства, силовые линии которого пересекаются с силовыми линиями электрического поля. Однако данное устройство не может быть использовано в школьной практике для демонстрации опытов.
Технической задачей настоящего изобретения является создание такого лабораторного электролизера, который был бы пригоден для лабораторных работ по курсу физики, например электричество, который был бы прост в изготовлении, надежный, наглядный и удобный в использовании.
Поставленная задача достигается тем, что в лабораторном электролизере, включающем корпус, заполненный электролитической жидкостью, и расположенные в корпусе электроды - анод и катод, связанные с источником тока, и магнитное устройство, при этом корпус выполнен из диэлектрического материала в виде сосуда с большим плоским дном и боковыми отбортовками, в центре корпуса к его дну герметично закреплен анод, выполненный в виде медного патрубка, внутри к стенке которого припаян провод, пропущенный сквозь отверстие в диэлектрической пробке, герметично закрывающей патрубок, причем провод посредством реостата и амперметра соединен с источником тока, а катод выполнен съемным в виде плоскопараллельных лепестков, установлен на отбортовке корпуса и соединен с источником тока, при этом над пространством между анодом и катодом установлено магнитное устройство с возможностью изменения ориентации полюсов.
Лабораторный электролизер снабжен штативом, на котором закреплено магнитное устройство.
На фиг.1 изображен общий вид лабораторного электролизера, на фиг.2 - электросхема подключения электролизера.
Лабораторный электролизер для работ по физике содержит корпус 1, заполненный электролитом 2 и который выполнен в виде кюветы с большим плоским дном из диэлектрического материала, круглой формы, обычно можно использовать чашку Петри, но корпус может быть и любой другой формы, например прямоугольной, многогранной, основное требование, чтобы была большая площадь зеркала электролита. Корпус 1 снабжен отбортовками 3. Внутри корпуса, к его дну 4, желательно по центру, герметично закреплен анод, выполненный в виде медного патрубка 5, с герметичной пробкой 6, сквозь отверстие в которой пропущен провод 7, одним концом припаян к внутренней поверхности 8 патрубка 5, а другим посредством реостата 9 и последовательно соединенного амперметра 10 соединен с источником тока 12.
Второй электрод - катод 13 - выполнен лепестковым, съемным в виде пластины 14, с двумя надрезами, отогнутыми крайними частями 15 и устанавливается на отбортовку 3 корпуса 1, так что средняя часть 16 пластины погружена в электролит 2. Пластина 14 также посредством провода с ключом 11 соединена с источником тока 12, например типовой лабораторный выпрямитель. Над поверхностью электролита 2 между катодом и анодом устанавливается магнитное устройство, т.е. магнит 17, закрепленный на штативе (на чертеже не показан).
Лабораторный электролизер работает следующим образом. При включении тока, т.е. замыкании цепи ключом, в электролите происходит движение заряженных электронов, а если это электролит медного купороса или другой подкрашенной жидкости, то это наглядно можно наблюдать. При установке магнита над электролитом можно наблюдать действие магнитного поля на движущиеся электрические заряды. При изменении ориентации полюсов магнита жидкость будет вращаться в другую сторону. Тоже можно наблюдать и при изменении полярности подключения анода и катода к источнику тока.
Предложенное техническое решение лабораторный электролизер позволяет использовать его в любых лабораторных работах по электричеству, связанных с изучением законов электролиза, т.е. протеканием электрического тока в жидкостях, например определение заряда одного валентного иона, наблюдение химического действия электрического тока, исследование действия магнитного поля на движущие электрические заряды, построение вольт-амперной характеристики электролита, исследование зависимости электропроводности раствора от его концентрации.
Таким образом, предложенное конструктивное выполнение как всего лабораторного электролизера, так и его отдельных элементов позволяет изготовить его в школьных лабораториях без лишних затрат. Устройство просто в изготовлении, надежно при использовании учащимися на уроках и безопасно в эксплуатации, а главное, обеспечивает наглядность проведения всех опытов.
1. Лабораторный электролизер, включающий корпус, заполненный электролитической жидкостью, и расположенные в корпусе электроды - анод и катод, связанные с источником тока, и магнитное устройство, отличающийся тем, что корпус выполнен из диэлектрического материала в виде сосуда с большим плоским дном и боковыми отбортовками, в центре корпуса к его дну герметично закреплен анод, выполненный в виде медного патрубка, внутри к стенке которого припаян провод, пропущенный сквозь отверстие в диэлектрической пробке, герметично закрывающей патрубок, причем провод посредством реостата и амперметра соединен с источником тока, а катод выполнен съемным в виде плоскопараллельных лепестков, установлен на отбортовке корпуса и соединен с источником тока, при этом над пространством между анодом и катодом установлено магнитное устройство с возможностью изменения ориентации полюсов.
2. Лабораторный электролизер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен штативом, на котором закреплен магнит.
