Сравнение токов ионов и заряженных капель, создаваемых истечением воды из конуса Тейлора

1. Сравнение токов ионов и заряженных капель, создаваемых истечением воды из конуса Тейлора.

2. О чём идёт речь

Конус Тейлора –
характерное
искривление
поверхности
жидкости при
вытягивании потока
капель из капилляра
сильным
электростатическим
полем.
Ток ионов –
электрический ток,
который переносят
ионы и электроны
через воздух от капель
воды к электроду.
Ток капель – эл. ток,
который переносят
капли воды через
воздушный
промежуток между
контейнером с
заряженной водой и
2

3. Какие были поставлены задачи

Какие
были
поставлен
ы задачи

4. Задачи

1) Снять ВАХ для токов капель и ионов при
положительном и отрицательном
потенциалах воды
2) Выяснить, есть ли характерные отличия
между двумя этими случаями
3) Сделать импульсные скоростные
фотосъёмки конуса Тейлора, струй и
летящих капель с микросекундным
разрешением по времени.
4

5. Задачи

4) На основе полученных снимков сделать
выводы о характерных скоростях и
размерах капель воды в потоке
5) Попытаться найти зависимости
измеряемых параметров друг от друга на
основе полученных данных
6) Пронаблюдать трассы свечения разрядов в
воздухе, при напряжениях за пределами
порога возникновения огней св. Эльма,
когда в разрядном промежутке
присутствуют капли и струи жидкости.
5

6.

Схема
установки
Составляющие установки:
вода - обычная водопроводная;
капилляры пластиковые ⌀ = 0,3 мм; = 0,3 мм;
сетка сделана из проволоки ⌀ = 0,3 мм; = 1 мм;
экран - металлич. пластина 15×15 см.
Параллельно схеме подключён
статический вольтметр до 30 кВ.
Питание от сети переменного тока
220 В.
Для выпрямления и повышения
напряжения используются
лабораторный блок питания
(0 – 12 В) и повышающий
преобразователь (до 25 кВ).
6

7.

ВАХ экспериментальной установки
1
Ток на сетке.
Эксп. 1
1, 2
1
Ток на сетке.
Эксп. 2
1
Ток на сетке.
Эксп. 3
1
Ток на пластине
Эксп. 1
Ток на пластине
Эксп. 2
вольтметр
Вода под
отрицательным
напряжением. Ток
с экрана
Вода по
отрицательным
потенциалом. Ток
с сетки
1
1
1
1
1
1
1
амперметр

8.

С р ед н и й то к и о н о в и м ел к и х д о ч ер н и х к ап ел ь , м А
Зависимости
Зависимость тока ионов и мелких капель от тока
крупных капель
8.00
Концентрация
Концентрация ионов
ионов
повышается
повышается сс увеличением
увеличением
напряжения
напряжения ии очень
очень быстро
быстро
приходит
приходит вв стационарное
стационарное
состояние
состояние при
при установлении
установлении
постоянного
постоянного напряжения.
напряжения.
f(x) = 6.28 x + 1.26
7.00
Вода под положительным потенциалом
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
Средник ток крупных капель, мА
1.00
кВ
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
R сетка, ГОм
6,11
4,16
3,27
2,53
2,19
1,77
R экрана, ГОм
73,33
57,50
30,00
20,83
18,57
13,50
5
8

9.

3, 4
9
Вытягивание
конуса

10.

Размеры и
скорости
3, 4
10
(Верхнее
(Верхнее фото)
фото) Выдержка
Выдержка 22 мкс,
мкс, капли
капли на
на фото
фото вв правильной
правильной
пропорции,
сферические.
Это
позволяет
определить
пропорции, сферические. Это позволяет определить их
их размеры.
размеры.
внутренний
диаметр
капилляра
0,3
мм,
следовательно,
внутренний диаметр капилляра 0,3 мм, следовательно,
капли
капли вв потоке
потоке имеют
имеют диаметр
диаметр около
около 0,15
0,15 мм.
мм.
(Нижнее
(Нижнее фото)
фото) Поток
Поток капель,
капель, пролетевших
пролетевших через
через сетку.
сетку. Можно
Можно
рассчитать
скорость.
Выдержка
1/60
с,
длина
одного
«штриха»
рассчитать скорость. Выдержка 1/60 с, длина одного «штриха» 77 см.
см.
⇒ скорость 4 м/с
скорость
4
м/с
⇒ скорость 4 м/с скорость 4 м/с

11.

Газовый
разряд
6
11
Видимое свечение
свечение разряда
разряда вв воздухе.
воздухе. Можно
Можно заметить,
заметить, что
что линии
линии свечения
свечения похожи
похожи на
на трассы
трассы летящих
летящих
Видимое
заряженных ии отталкивающихся
отталкивающихся друг
друг от
от друга
друга капель
капель воды.
воды.
заряженных

12.

12
Благодарю за
внимание!
Ваши вопросы,