Электролитический прерыватель

Определение "Электролитический прерыватель" в словаре Брокгауза и Ефрона

Электролитический прерыватель
Электролитический прерыватель*

— Появление прерывателя явилось следствием изучения известных еще с начала прошлого столетия (Davy) световых явлений при электролизе (Э. свечение). С 70-х годов появляется ряд исследований, между которыми особенно интересны исследования Righi (1874), Планте, H. Слугинова (1878), подробно исследовавшего и во многом разъяснившего эти явления, и наконец ближайшие по времени к появлению самого прерывателя (1899) исследования Richarz'a (1890,1892 и 1897), Lagrange'a и Hoho (1894), W ü lner'a и Ziegler'a (1892). Венельт (1899), повторяя опыты Lagrange'a и Richarz'a, заметил, что характер тока, проходящего через электролит во время возникновения свечения и звука у поверхности малого электрода, совершенно такой же, какой он был бы, если бы ток проходил через автоматический быстродействующий прерыватель, и, таким образом, прибор, в котором Венельт наблюдал Э. свечение, мог служить прерывателем тока. Первый прерыватель Венольта состоял из двух электродов (фиг. 1) b и с, опущенных в проводящую жидкость.

Один электрод — угольная или свинцовая пластинка значительной

поверхности, вторым электродом служит платиновая тоненькая проволочка с в несколько миллиметров длиной, впаянная в стеклянную трубку и присоединенная к проводнику помощью налитой в трубку ртути. В таком простейшем виде прерыватель Венельта может заменить вполне тот или другой механический или электромагнитный прерыватель в катушке Румкорфа. На фиг. 2 представлена схема включения прерывателя Венельта.

Фиг. 2. 1 — катушка; U —прерыватель; S — аккумуляторы.

При включении прерывателя Венельта в цепь постоянного тока происходят явления, картину которых в общем можно представить следующим образом: вследствие большой плотности тока на поверхности платинового электрода (с ₁) выделяется большое количество тепла, способствующего образованию парообразной оболочки, которая обхватывает платиновую проволоку и отделяет ее от электролита. Вследствие этого происходит прерывание тока в цепи и вместе с током прекращается и источник тепла. Парообразная оболочка конденсируется от соприкосновения с массой более холодной жидкости и снова происходит соприкосновение платинового электрода с электролитом. Вновь устанавливается ток и явление повторяется. Венельт назвал платиновый электрод активным электродом. При работе прерывателя появляется свечение у платинового электрода и слышен резкий звук, соответствующий по высоте числу прерываний тока в секунду. Результаты работы катушки Румкорфа с прерывателем Венельта поразительны. Интенсивность и длина искры вторичной обмотки значительно увеличиваются. В больших катушках при расстоянии между борнами вторичной обмотки в 25—40 см при работе прерывателя от 100 вольтной сети является вместо искры сильно шумящая вольтова дуга, по виду напоминающая пламя бунзеновской горелки. Такое повышенное действие катушки Румкорфа должно объяснить качествами прерывателя, а именно резкостью и большой частотой прерываний. Исследования самого Венельта, а за ним и других ученых показали, что прерыватель работает хорошо и продолжительно, если активный электрод будет анодом; при этом число прерываний тока при всех прочих равных условиях будет больше, чем при активном электроде-катоде. Зависимость числа прерываний тока от того, будет ли малый электрод анодом или катодом, объясняется замеченным еще проф. Слугиновым и другими наблюдателями фактом, что на активном электроде-аноде выделяется больше тепла, чем на активном электроде-катоде. Вследствие этого факта, объяснения которому, вероятно, надо искать в явлении Пельтье, на платиновой проволоке аноде быстрее образуется парообразная оболочка, прерывающая ток. Далее, число прерываний при прочих равных условиях увеличивается с уменьшением самоиндукции в цепи прерывателя и с увеличением напряжения (12 вольт — 220 вольт) источника тока. Н. T h. Simon, тщательно исследовав работу прерывателя Венельта, дал приближенную теорию и установил закон действия прерывателя, гласящий, что одному и тому же прерывателю всегда соответствует одно и то же число прерываний, если только через прибор проходит одна и та же сила тока. При исследовании Э. прерывателя особое внимание было обращено многими исследователями на процесс, происходящий у активного электрода. Исследования, произведенные в этом направлении Венельтом, Симоном Вальтером, Armagnat, E. Klupathy и другими, подтвердили описанную вначале схему действия прерывателя и происходящего в нем процесса. Химический же анализ газа, выделяемого у анода, обнаружил смесь кислорода и водорода, причем присутствие последнего на аноде, а также неподчинение в количественном отношении выделившегося кислорода закону Фарадея указывает на аномальный электролиз у активного электрода, причину которого надо видеть скорее в искре экстратока прерывания, чем в диссоциации паров. Из других обстоятельств, влияющих на работу прерывателя, следует упомянуть природу электролита, температуру электролита и давление на электролит. Проводящими жидкостями для прерывателя Венельта были исследованы растворы различных концентраций солей (поташ, сода, поваренная соль) и слабые растворы кислот серной, азотной и соляной. Из последних наиболее подходящим оказался раствор серной кислоты плотностью 1,12 — 1,16, первые же все работают достаточно хорошо, но хуже раствора серной кислоты. Что касается температуры электролита, то при температуре выше 60°Ц. прерыватель работает весьма непостоянно. Наконец, давление на электролит влияет на число прерываний, а именно: с уменьшением давления число прерываний возрастает. Что же касается характера источника тока (переменный или постоянный), то опыты d'Arsonval показали, что прерыватель работает одинаково хорошо при постоянном и переменном токе.

Прерыватель Симона, появившийся вскоре за прерывателем Венельта, основан на том факте, что те же явления, которые происходят у поверхности активного электрода прерывателя Венельта, могут быть вызваны в самом электролите, если сразу сильно сузить слой жидкости, через который идет ток, и вызвать таким образом значительную плотность тока и выделение большого количества тепла.

Первый прерыватель Симона (фиг. 3) представляет свинцовый сосуд E₁ 30 см длиной и 7 см в диаметре, в который через эбонитовую крышку D вставляется стеклянная пробирка R со свинцовым внутри её цилиндром Е ₂. В дне пробирки R проделаны одно или несколько (до 8) маленьких отверстий диаметром 0,5 — 1 мм. Прибор наполнен слабым раствором серной кислоты. Сосуд E₁ и цилиндр Е ₂ включаются в цепь источника тока. Действует он так же хорошо, как и прерыватель Венельта (при работе катушки с искрой в 30 см с этим прерывателем, имеющим в пробирке три отверстия в 1 мм, число прерываний при напряжении источника тока 130 вольт было 500 — 700 в секунду, при напряжении 70 вольт — 200 — 300 в секунду). На фиг. 4 представлена вторая форма того же прерывателя. В стеклянный сосуд 25 см высотой, 7 х 10 см основанием, вставлены свинцовые электроды а и b, разделенные стеклянной перегородкой с маленькими отверстиями. Отличительной особенностью прерывателя Симона является безразличное относительно направления тока включение его в цепь. Подобные прерыватели (фиг. 5 и 6) независимо от Симона устроили несколько позже Венельт и Caldwell.

В настоящее время существует множество различных конструкций прерывателей, прототипами которых являются прерыватели Венельта и Симона. Все они отличаются между собой той или другой деталью, касающейся, главным образом, регулировки числа прерываний, возможного понижения напряжения источника тока (прерыватель Hauser (1903 г.) работает начиная с 20 вольт) и прочности электродов. В 1902 г. Тейлор устроил прерыватель с угольным электродом, заменившим платиновый, который довольно хорошо работает особенно при больших силах тока, когда платиновый электрод плавится. Угольный электрод представляет угольную палочку диаметром 3 мм, покрытую до нижнего конца медью и заключенную покрытой частью в стеклянную трубку. Жидкостью служит в нем едкое кали. Наконец, Штарке устроил прерыватель для очень слабых токов, взяв в качестве активного электрода очень тонкое платиновое острие (0,02—0,03 мм). Этот прерыватель, благодаря отсутствию шума, очень пригоден для измерений с мостиком Уитстона, а огромное число прерываний дает возможность определять с ним по методу Нернста диэлектрические постоянные. В практическом применении в качестве прерывателя катушки Румкорфа Э. прерыватель должно считать между существующими одним из хороших прерывателей, который не требует конденсатора, повышает интенсивность работы катушки и усиливает её эффект. Из многочисленных опытов с большими катушками следует отметить интересные и эффектные опыты Э. Лехера над вращением сильной искры-дуги в магнитном поле.

Литература. Проф. Колли, "Журн. Физ. Хим. Общ." (XII, 1); Righi, "Beibl. z. d. Ann. d. Phys," (1877); проф. Н. Слугинов. "Журн. Физ.-Хим. Общ." (XII); F. Richarz, "Wied. Annal." (39, 1890; 47, 1892; 63, 1897): Lagvange u. Hoho. "Lu m. éléctr." (52, 1894); A. Wehnelt, "Wied. Annal, d. Phys." (68, 1899); P, Spiess u. A. Wehnelt, "Verh. d. Deutsch. physik, Gresellsch." (1899); A. d'Arsonval, "Compte rendu" (128, 1899); H. Th. Simon, "Wied Annal, d. Ph." (68, 1899); A. Voller u. B Walter, "Wied. Ann. d. Ph." (68, 1899); E. Lecher. "Wied. Ann." (68, 1899); H. Th. Simon, "Wied. Ann. d. Ph." (68, 1899); E. Ruhmen, "Physik Z. S." (1, 1900); Pallich, "Ann. d. Phys," (3, 1900), H. Starke, "Fortschr. der Phys". (1901); В. Миткевич, "Электричество" (1901); А. Тауlоr, "Physik. Revue" (14, 1902); E. Klupathy, "Ed. élé ctr." (1903, № 4); D. Goldhammer, "Drud. Annal." (1902, IX); D. Ewigue Hauser, "Eclair. élé ctr." (1903, № 40).

С. Усатый.