電極電容

電極電容

從電毛細曲線(見電毛細現象)可知,電極電勢(位)的數值與界面兩側的過剩電荷密度有關。從這個角度看,電極界面可當成是一個電容器,稱為電極電容。作為最簡單的情況,可認為電極和溶液中的過剩電荷均緊貼地排列在界面兩側,形成類似平板電容器中的電荷分布。這種情況下的電極電容稱為緊密層電容,或稱亥姆霍茲電容。當良電子導體與濃電解質溶液接觸時,電極電容大致符合這一模型。但若溶液濃度較稀(<0.1摩爾/升)或是電極中的載流子濃度不高( <1020/厘米3),則過剩電荷的分布具有一定的分散性,相當於存在著和緊密層電容串聯的分散層電容(稀溶液中的)或空間電荷層電容(半導體電極中的)。

電極電容介紹

從電毛細曲線(見電毛細現象)可知,電極電勢(位)的數值與界面兩側的過剩電荷密度有關。從這個角度看,電極界面可當成是一個電容器,稱為電極電容。作為最簡單的情況,可認為電極和溶液中的過剩電荷均緊貼地排列在界面兩側,形成類似平板電容器中的電荷分布。這種情況下的電極電容稱為緊密層電容,或稱亥姆霍茲電容。當良電子導體與濃電解質溶液接觸時,電極電容大致符合這一模型。但若溶液濃度較稀(<0.1摩爾/升)或是電極中的載流子濃度不高( <1020/厘米3),則過剩電荷的分布具有一定的分散性,相當於存在著和緊密層電容串聯的分散層電容(稀溶液中的)或空間電荷層電容(半導體電極中的)。

電容電容

由於電極界面結構的複雜性,電極電容往往不具有線性元件的性質,即電容值與電極電勢(及過剩電荷密度)和界面上的吸附現象有關。電極電容可以有兩種不同的定義:① 積分電容,Ci=q/(E-Ez);②微分電容,Cd=dq/dE,可用交流電橋法或一些暫態方法來測定。由於直接測量的是電極的微分電容,故電極電容一般都是指微分電容。利用不同電勢下電極界面的微分電容值可繪製微分電容曲線(見圖)。根據微分電容值的定義,並考慮到當E=Ez時q=0,可以利用下式(即曲線下方用斜線標出的面積)來計算電極電勢為E時的過剩電荷密度q:

電極電容

因為Cd是q的微分函式,故比界面張力(q的積分函式)更敏銳地反映出q的變化。然而,採用微分電容法測定q時所需要的積分常數還是要靠電毛細方法提供,因此兩種方法不可偏廢。

除用於測量q外,測量電極電容還是研究電極界面上離子和分子吸附的重要手段。當無機離子(特別是陽離子)在電極界面上受特性吸附時,離子電荷可比一般水化離子更接近電極表面,引起電極電容值增大。有機分子則由於具有較大的尺寸和較小的介電常數,在電極界面上吸附時會導致電極電容值減小。根據吸附引起的電容值變化,可以測量發生吸附的電勢區間,計算表面吸附量,以及估計吸附粒子在電極界面上的排列情況。如果知道單位面積電極表面的電容值,還可以通過測量電容值來計算電極(包括多孔體和粉末)的真實表面積。

測量電極電容最好在理想極化電極上進行。若是在界面上還進行著電化學反應,則由於電極反應的某些組成部分(例如反應粒子的物體傳質步驟)具有一定的時間常數和容抗性質(見交流阻抗技術),會出現附加的“法拉第電容”,干擾界面電容的測定。另一方面,電極電容的充放電過程也會干擾暫態測量(見暫態技術)。

單機電極電容

220V交流單相電機起動方式大概分一下幾種:
第一種,分相起動式,如圖1所示,系由輔助起動繞組來輔助啟動,其起動轉矩不大。運轉速率大致保持定值。主要套用於電風扇,空調風扇電動機,洗衣機等電機。
圖1 電容運轉型接線電路圖1 電容運轉型接線電路

第二種,電機靜止時離心開關是接通的,給電後起動電容參與起動工作,當轉子轉速達到額定值的70%至80%時離心開關便會自動跳開,起動電容完成任務,並被斷開。起動繞組不參與運行工作,而電動機以運行繞組線圈繼續動作,如圖2。
第三種,電機靜止時離心開關是接通的,給電後起動電容參與起動工作,當轉子轉速達到額定值的70%至80%時離心開關便會自動跳開,起動電容完成任務,並被斷開。而運行電容串接到起動繞組參與運行工作。這種接法一般用在空氣壓縮機,切割機,木工工具機等負載大而不穩定的地方。如圖3。
帶有離心開關的電機,如果電機不能在很短時間內啟動成功,那么繞組線圈將會很快燒毀。
圖2 電容起動型接線電路圖2 電容起動型接線電路

電容值:雙值電容電機,起動電容容量大,運行電容容量小,耐壓一般大於400V。
正反轉控制:
圖4是帶正反轉開關的接線圖,通常這種電機的起動繞組與運行繞組的電阻值是一樣的,就是說電機的起動繞組與運行繞組是線徑與線圈數完全一致的。一般洗衣機用得到這種電機。這種正反轉控制方法簡單,不用複雜的轉換開關。
圖1,圖2,圖3,正反轉控制,只需將1-2線對調或3-4線對調即可完成逆轉。
圖3 電容啟動運轉型接線電路(雙值電容器)圖3 電容啟動運轉型接線電路(雙值電容器)

對於圖1,圖2,圖3,的起動與運行繞組的判斷,通常起動繞組比運行繞組直流電阻大很多,用萬用表可測出。一般運行繞組直流電阻為幾歐姆,而起動繞組的直流電阻為十幾歐姆到幾十歐姆。
圖4  開關控制正反轉接線圖4 開關控制正反轉接線

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