Vliv mechanických veličin na síly působící v kondenzátorech s asymetrickými elektrodami

1. Vliv mechanických veličin na síly působící v kondenzátorech s asymetrickými elektrodami Autor: Ing. Bc. Michal Malík Vedoucí: Doc. Ing. Miroslav Svoboda Studijní obor: Aplikované vědy v inženýrství 2013

2. Shrnutí teorie I. • Jev byl objeven na začátku 20. století. • Připojení VN na asymetrický kondenzátor způsobí vznik síly působící na celý kondenzátor. • Směr síly je vždy od větší elektrody k menší elektrodě

3. Shrnutí teorie II. • Velmi vysoká intenzita kolem tenkého drátu (menší elektrody) způsobí ionizaci okolního média (vzduchu). • Hybnost získaná ze srážek nabitých částic s neutrálními molekulami se přenáší zpět na konstrukci kondenzátoru.

4. Měření síly • Byl nalezen postup měření vznikající síly prostřednictvím digitálních vah. Bylo nutné ochránit váhy před elektrickým polem. • Zvolil jsem jednoduchou konstrukci kondenzátoru (element), která dovoluje snadné změny geometrie.

5. Zkoumané veličiny I. • Na elementu jsem určil parametry, jejichž vliv na vznikající sílu bude mým zájmem:

6. Zkoumané veličiny II. • Průměr menší elektrody p • Čím nižší je průměr menší elektrody, tím je vznikající síla větší. • Menší elektroda je hlavním zdrojem iontů a její průměr přímo ovlivňuje intenzitu elektrického pole v jejím okolí. • Vzdálenost mezi elektrodami d • Nalezl jsem optimální vzdálenost elektrod pro základní design elementu. • Délka elementu a • S prodloužením elementu se síla zvyšuje. • Zvyšuje se celá aktivní délka menší elektrody – více iontů. • Šířka větší elektrody c • Se snižující se šířkou větší elektrody síla roste. • Vliv aerodynamiky.

7. Experimenty I. • Kolem elementu je možné pozorovat proudění vzduchu, což potvrzují i výsledky metody PIV.

8. Experimenty II. • Při výrazném zvýšení šířky větší elektrody dojde ke snížení až k zániku vznikající síly. • Zde se projevuje vliv odporu prostředí. • Pokud neutrální molekuly vzduchu odražené kolizemi s ionty směrem k větší elektrodě narazí do konstrukce kondenzátoru (zpravidla do větší elektrody), předají zpět hybnost z předešlé srážky a vyrovnají tak hybnost předanou konstrukci kondenzátoru ionty.

9. Experimenty III. • Pokud ovšem snižuji šířku větší elektrody až pod jistou hranici, dojde opět ke snížení vznikající síly, popřípadě se orientace síly může dokonce obrátit. • Pokud jsou na větší elektrodě přítomné nerovnosti s velice malým poloměrem křivosti, popřípadě pokud při snižování šířky elektrody dojde k vytvoření ostrých hran, může se větší elektroda stát také zdrojem nabitých částic vznikajících kolem ostrých hrotů a hran. V takovém případě se proud iontů generovaný kolem menší elektrody sráží s nabitými částicemi generovanými okolo elektrody větší. • Pohybujeme se tedy v oblasti mezi těmito extrémními hodnotami šířky větší elektrody.

10. Experimenty IV. • Alternativní konfigurace kondenzátoru: • Vodivá síťka – tenký drát. • V této konfiguraci lze vodivou síť považovat (z hlediska elektrického pole) za plochu, avšak proud vzduchu jí může projít s relativně malým odporem. • Experimentálně byl prokázán proud vzduchu za síťkou.

11. Další plánovaný postup • Příprava článků • Influence of the insulating material on current efficiency and force on a high voltage capacitor with asymmetrical electrodes

12. Další plánovaný postup • Příprava článků • Pracovní název: „Vliv materiálu malé elektrody na velikost vznikající sily • dráty stejného průřezu • alternativní možnost vytváření nabytých částic v prostoru mezi elektrodami • materiál menší elektrody může ovlivňovat energii potřebnou na vytržení elektronů přímo z elektrody

13. Děkuji za pozornost