Физика. Информатика. Портфолио.

Лабораторная работа № 

Тема: Определение заряда электрона.

Цель работы: экспериментально подтвердить утверждение о том, что заряд электрона можно определить используя явление электролиза.

Оборудование:

• источник электропитания;
• кювета с двумя медными электродами;
• амперметр;
• ключ;
• весы с разновесами;
• соединительные провода;
• часы с секундной стрелкой;
• насыщенный раствор медного купороса.

Теоретическая часть

Из закона Фарадея для электролиза следует, что заряд электрона е может быть определен из соотношения е = MIt/mnN_A (1), где m - масса вещества, выделившегося на катоде, М - его молярная масса, n - валентность этого вещества, N_A - число Авогадро, I - сила тока при электролизе, t - время протекания тока.

Таким образом для определения заряда электрона указанным способом достаточно измерить три величины: m, I и t.

Электрическая схема экспериментальной установки для выполнения работы показана на рисунке. В качестве электролита используют водный раствор медного купороса. В кювету устанавливают два медных электрода на расстоянии 3 - 4 см один от другого. Один электрод соединяют через ключ с отрицательным полюсом источника электропитания, другой - через амперметр с положительным. При этом обращают внимание на то, чтобы к положительному полюсу источника была подключена клемма амперметра, помеченная знаком "+".

Массу вещества, выделившегося на катоде, определяют взвешиванием электрода до и после опыта: если до опыта масса электрода была m₁, а после опыта - m₂, то m = m₂ - m₁.

Силу тока определяют амперметром. Так как в ходе опыта величина тока может меняться, то в формулу е = MIt/mnN_A подставляют ее среднее значение I_ср. Для определения среднего значения силы тока показания амперметра записывают с интервалом в одну минуту на протяжении всего опыта. Затем все значения тока складывают и полученную сумму делят на количество замеров.

Время измеряют часами с секундной стрелкой.

Указания к работе

1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

2. Измерьте массу m₁ электрода, который в последствии будет подключен к отрицательному полюсу источника электропитания.

3. Соберите электрическую цепь. Электроды подключают к цепи, вставляя их отогнутые лепестки в прорези штекеров соединительных проводов.

4. Проверьте правильность сборки цепи и надежность крепления соединительных поводов.

5. Подключите источник питания к электросети и заполните кювету раствором медного купороса.

6. Замкните ключ и одновременно с этим начните отсчет времени. Запишите первое показание амперметра I₁.

7. На протяжении 15-20 минут с интервалом в одну минуту измеряйте и записывайте величину силы тока в цепи.

8. Через 15-20 минут с момента замыкания ключа разомкните его, отключите источник электропитания и разберите цепь.

9. Промойте и высушите катод.

10. Вычислите среднее значение силы тока I_ср.

11. Измерьте массу катода m₂.

12. Вычислите массу осевшей на катоде меди: m = m₂ - m₁.

13. Определите по формуле е = MIt/mnN_A величину заряда электрона.