Определение заряда электрона

Цель работы:

Оборудование:

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

• источник электропитания • кювета с двумя медными электродами

• амперметр • ключ • весы с разновесами • соединительные провода • часы с секундной стрелкой • насыщенный раствор медного купороса.

Из закона Фарадея для электролиза следует, что заряд электрона е может быть определен из соотношения е = Jt (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: т, I и t.

Электрическая схема экспериментальной установки для выполне­ния работы показана на рисунке 1. 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 (1) 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.

 

 

Ход работы

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 (1) величину заряда электрона.