法拉第常數(shù)

在物理學(xué)和化學(xué)，尤其在電化學(xué)中法拉第常數(shù)是一個(gè)重要的常數(shù)。它是一個(gè)基本常數(shù)，其值只隨其單位變化。在電解、電鍍、燃料電池和電池等涉及到物質(zhì)與它們的電荷的工藝中法拉第常數(shù)都是一個(gè)非常重要的常數(shù)。因此它也是一個(gè)非常重要的技術(shù)常數(shù)。

在計(jì)算每摩爾物質(zhì)的能量變化時(shí)也需要法拉第常數(shù)，一個(gè)例子是計(jì)算一摩爾電子在電壓變化時(shí)獲得或者釋放出的能量。在實(shí)際應(yīng)用中法拉第常數(shù)用來(lái)計(jì)算一般的反應(yīng)系數(shù)，比如將電壓演算為自由能。

法拉第電磁感應(yīng)定律（Faraday's law of electromagnetic induction）是電磁學(xué)中的一條基本定律，跟變壓器、電感元件及多種發(fā)電機(jī)的運(yùn)作有密切關(guān)系。定律指出：

任何封閉電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，等于穿過(guò)這一電路磁通量的變化率。

此定律于1831年由邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)，約瑟·亨利則是在1830年的獨(dú)立研究中比法拉第早發(fā)現(xiàn)這一定律，但其并未發(fā)表此發(fā)現(xiàn)。故這個(gè)定律被命名為法拉第定律。

本定律可用以下的公式表達(dá)：

其中：

• 是電動(dòng)勢(shì)，單位為伏特。

• Φ_B是通過(guò)電路的磁通量，單位為韋伯。

傳統(tǒng)上有兩種改變通過(guò)電路的磁通量的方式。至于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，改變的是自身的電場(chǎng)，例如改變生成場(chǎng)的電流（就像變壓器那樣）。而至于動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)時(shí)，改變的是磁場(chǎng)中的整個(gè)或部分電路的運(yùn)動(dòng)，例如像在同極發(fā)電機(jī)中那樣。 2100433B

法拉第常數(shù)（F）是近代科學(xué)研究中重要的物理常數(shù)，代表每摩爾電子所攜帶的電荷，單位C·mol^-1，它是阿伏伽德羅常數(shù)N_A=6.02214076×10²³mol^-1（粒子數(shù)N與物質(zhì)量n的比值）與元電荷e = 1.60217663410×10^-19C (電子電荷的基本電荷或大?。┑姆e：

尤其在確定一個(gè)物質(zhì)帶有多少離子或者電子時(shí)這個(gè)常數(shù)非常重要。法拉第常數(shù)以邁克爾·法拉第命名，法拉第的研究工作對(duì)這個(gè)常數(shù)的確定有決定性的意義。

一般認(rèn)為法拉第常數(shù)的值是 96485.33289±0.00059C/mol，此值是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局所依據(jù)的電解實(shí)驗(yàn)得到的，也被認(rèn)為最具有權(quán)威性。

最早法拉第常數(shù)是在推導(dǎo)阿伏伽德羅數(shù)時(shí)通過(guò)測(cè)量電鍍時(shí)的電流強(qiáng)度和電鍍沉積下來(lái)的銀的量計(jì)算出來(lái)的。

• 96485J每伏特克當(dāng)量

• 相當(dāng)于每伏電力23.061千卡

• 26.801 A·h / mol

它又分為兩個(gè)子定律，即法拉第第一定律和法拉第第二定律。

法拉第定律第一定律

第一定律即為在電極界面上發(fā)生化學(xué)變化物質(zhì)的質(zhì)量與通入的電量成正比。

法拉第第一定律法拉第的研究表明，對(duì)單個(gè)電解池而言，在電解過(guò)程中，陰極上還原物質(zhì)析出的量與所通過(guò)的電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。當(dāng)我們討論的是金屬的電沉積時(shí)，用公式可以表示為：

M=KQ=KIt

式中，M—析出金屬的質(zhì)量；K—比例常數(shù)（電化當(dāng)量）；Q—通過(guò)的電量；I—電流強(qiáng)度；t—通電時(shí)間。

法拉第定律第二定律

第二定律即為通電于若干個(gè)電解池串聯(lián)的線(xiàn)路中，當(dāng)所取的基本粒子的荷電數(shù)相同時(shí)，在各個(gè)電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，其物質(zhì)的量相同，析出物質(zhì)的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比。

物質(zhì)的電化當(dāng)量k跟它的化學(xué)當(dāng)量成正比，所謂化學(xué)當(dāng)量是指該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M跟它的化合價(jià)的比值，單位kg/mol。第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：k=M/Fn。

式中，n指的是化合物中正或負(fù)化合價(jià)總數(shù)的絕對(duì)值；F為法拉第恒量，數(shù)值為F=9.65×10000C/mol，它是阿伏伽德羅數(shù)N_A=6.02214×10²³mol^-1與元電荷e=1.602176·10^-19 C的積，又稱(chēng)法拉第常數(shù)。

光電測(cè)距儀的檢測(cè)：光電測(cè)距儀在使用前，應(yīng)依照儀器使用說(shuō)明書(shū)和有關(guān)規(guī)程的要求，進(jìn)行一般性能檢查、校正和儀器常數(shù)(包括加常數(shù)和乘常數(shù)兩項(xiàng))檢測(cè)。加常數(shù)是指所使用的儀器測(cè)得的距離與實(shí)際距離之間的常數(shù)差；乘常數(shù)是由于大氣折射率和測(cè)尺頻率的變化而引起測(cè)尺長(zhǎng)度的改變 。

采用六段解析法測(cè)定加常數(shù)，用六段比較法測(cè)定加常數(shù)和乘常數(shù)。六段解析法是在平坦場(chǎng)地上，標(biāo)定1條直線(xiàn)，將其分成6段，設(shè)置7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。用光電測(cè)距儀按全組合觀測(cè)法測(cè)出21個(gè)組合距離，經(jīng)過(guò)測(cè)量平差，求得儀器的加常數(shù)。六段比較法是在野外標(biāo)設(shè)1條基線(xiàn)，劃分為6段，埋設(shè)7個(gè)測(cè)點(diǎn)。用因瓦基線(xiàn)尺丈量6個(gè)分段的長(zhǎng)度作為標(biāo)準(zhǔn)值，用光電測(cè)距儀按全組合測(cè)出21個(gè)距離，經(jīng)過(guò)氣象和傾斜改正后與標(biāo)準(zhǔn)值比較，按最小二乘準(zhǔn)則采用一元線(xiàn)性回歸的方法求解加常數(shù)和乘常數(shù)。

用六段比較法測(cè)出的21個(gè)距離，經(jīng)氣象、傾斜、加常數(shù)和乘常數(shù)的修正后，與已知的基線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，評(píng)定儀器的標(biāo)稱(chēng)精度。

由于電子元器件的老化，光機(jī)結(jié)構(gòu)的位移等因素的影響，儀器常數(shù)可能發(fā)生變化，因此應(yīng)定期檢驗(yàn)測(cè)距儀的加常數(shù)和乘常數(shù)。

隨著微電子學(xué)的日益發(fā)展，光電測(cè)距儀的改進(jìn)型和新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。有的測(cè)距儀在鏡站增設(shè)了供定線(xiàn)放樣用的通訊器件，可將測(cè)站的必要信息傳輸給鏡站，從而提高了作業(yè)的工作效率。為適應(yīng)煤礦井下條件的要求，前蘇聯(lián)、德國(guó)、瑞士等國(guó)家先后研制成功防爆型光電測(cè)距儀。中國(guó)在20世紀(jì)80年代后期，也改制成功本安型防爆光電測(cè)距儀，并已在中國(guó)煤礦推廣使用 。

加常數(shù)K產(chǎn)生的原因是由于儀器的發(fā)射面和接收面與儀器中心不一致，反光棱鏡的等效反射面與反光棱鏡的中心不一致，使得測(cè)距儀測(cè)出的距離值與實(shí)際距離值不一致。因此，測(cè)距儀測(cè)出的距離還要加上一個(gè)加常數(shù)K進(jìn)行改正。

加常數(shù)K改正值從儀器的檢測(cè)結(jié)果得來(lái)。加常數(shù)K與實(shí)測(cè)距離大小無(wú)關(guān)。