Электрические соты

Если налить немного масла на горизонтальную металлическую пластину и поместите над ним вертикальную металлическую иглу. При приложении между иглой и пластиной высокого напряжения на поверхности масла возникает ячеистая структура.

aa21c3b10f254c85ab6d75dcddcb3102.jpg

Давайте разберёмся почему так происходит?

762e1a11785743a4a44b2eefd604071c.png

Дело в том, что когда мы подаём высокое напряжение на иглу, то на ней образуется коронный разряд, который ионизирует воздух.

Коронный разряд
1e4857e8c27946a784ea57013a68664c.jpg
фотография в темноте

a79aaee35ce445389be849a66e9e9998.png
фотография с выдержкой



a2ffb862e1be4bfe92ded84c1887aafb.png

После ионизации, мы получаем положительный ион и отрицательный электрон. Так как полученные частицы имеют заряд и находятся в электрическом поле, то на них действует некоторая сила. Если игла является анодом, а пластина катодом, то положительные ионы будут притягиваться к отрицательно-заряженной пластине.

Ионный ветер


Пламя спички является плазмой, то есть сильно ионизованным газом.
Можно заметить влияние электрического поля на пламя.


Можно предположить, что появление сот связано с действием ионов на масло. Это и доказывает следующий эксперимент.

Но ведь масло является диэлектриком, то есть не даёт пройти ионам к пластине. Получается, что ионы остаются на поверхности масла и равномерно давят на него.
06ea83cdc1774510a704273c71c24dac.png

Но всё же, почему мы получаем соты? Если мы приложим напряжение поменьше, то вместо сот получим маленькие ямки.


Из-за флуктуаций некоторые ионы оказываются ближе к пластине, следовательно сила притяжения их к пластине увеличивается. Они начинают продавливать масло, завлекая за собой его молекулы. Тем самым, вызывая схожие отклонения в других местах.

75e9e368936149e3b05e0b1ff8ef5d24.png
При дальнейшем увеличении напряжения, количество ямок и их размер увеличиваются. И энергетически выгодно эти ямки соединить каналами.
f4cb5242762f41228b4423d4fe2b45cc.png

Что и получаем на практике.

4a0c6dda4de649b3a090989fa8dbc22b.png

А что же будет, если мы откачаем воздух. Логично предположить что не будет сот, так как нечего ионизировать. Но нет, при откачке мы всего лишь разрежаем воздух, следовательно у иона больше длинна свободного пробега, и он развивает большую скорость.

ab793023fbd442b98dd66d5b1cab652b.png

Уменьшая давление, можно добиться эффекта сот при более низких напряжениях.

В конце данной статьи я хочу ещё раз показать это явление.

© Geektimes