⚡️ Эксперимент по электродинамике от нашего подписчика @Enigma1938

От нашего участника: А вот ещё один, как по мне, интересный эксперимент. Генератор Уимсхёрста (электрофорная машина), одним из выходов подключен к игле, на изолированном штативе. Образующийся заряд накапливается на кончике и ионизирует собой окружающий воздух. Ушедший в воздух заряд — взаимно отталкивается от иглы, создавая поток ветра. Более маленькие свечи удавалось даже полностью задуть. Заряд концентрируется на кончике потому, что на поверхности поддерживается одинаковый потенциал. Это значит, что заряды равномерно распределены на поверхности. Из-за кривизны поверхности получается, что у острия - поверхности ближе друг к другу в третьем измерении — из-за чего ближе и электроны, поэтому на острие плотность заряда выше. Электроны там покидают поверхность легче, из-за сильно отталкивания друг от друга. Если же где-либо на поверхности между двумя точками иглы потенциал не одинаковый, разность потенциалов создает поток электронов и потенциал выравнивается. Таким образом поступают новые электроны.

Riga Technical University, RTU

— https://www.rtu.lv/en

От Physics.Math.Code: Чаще всего ощутимый ионный ветер создают положительные ионы воздух, у которых образуется достаточная механическая сила для отклонения пламени (плазмы). Электрофорная машина — это генератор высокого напряжения (десятки тысяч вольт), но с очень маленьким током. Когда вы подносите один из ее электродов (особенно острый, например, шарик с острием) к пламени, вы создаете в этом месте очень сильное неоднородное электрическое поле. Воздух при нормальных условиях — хороший изолятор, так как состоит в основном из нейтральных молекул (N₂, O₂). Однако в очень сильном электрическом поле (особенно у острия электрода) происходит следующее:
1. Свободные электроны, всегда присутствующие в воздухе в небольшом количестве, ускоряются этим полем.
2. Разгоняясь, они приобретают такую большую энергию, что при столкновении с нейтральными молекулами кислорода и азота выбивают из них электроны.
3. Этот процесс называется ударной ионизацией. В результате нейтральная молекула превращается в положительный ион, а появляется лишний свободный электрон.
4. Освободившийся электрон, в свою очередь, ускоряется полем и ионизирует следующую молекулу. Возникает лавинообразный процесс, который называется коронный разряд (его иногда можно увидеть в темноте как слабое голубоватое свечение на острие).

Теперь у нас у электрода есть облако заряженных частиц:
➕Положительные ионы (потерявшие электрон молекулы воздуха).
➖Отрицательные ионы (молекулы воздуха, которые, наоборот, "прилипли" к свободным электронам).

Что с ними происходит?
▪️ Если электрод, который мы поднесли, является положительным (анод), то положительные ионы отталкиваются от него и устремляются в сторону пламени. Отрицательные ионы, наоборот, притягиваются к этому электроду и нейтрализуются на нем.
▪️ Если электрод отрицательный (катод), то от него будут отталкиваться и лететь к пламени уже отрицательные ионы и электроны.

Ключевой момент: Эти ускоренные полем ионы сталкиваются с нейтральными молекулами воздуха и передают им свой импульс. В результате возникает направленное движение всего объема воздуха от электрода к пламени. Это и есть ионный ветер (или электрический ветер). Пламя свечи — это раскаленная плазма (смесь ионов, электронов и нейтральных частиц), образующаяся при горении парафина. Оно очень легкое и имеет низкую плотность, т.е. чрезвычайно чувствительно к любым воздушным потокам.

Интересный факт: Из-за особенностей ионизации, эффект более выражен у положительного электрода, т.к. коронный разряд на острие при положительном напряжении стабильнее. Поэтому в большинстве случаев вы наблюдаете поток положительных ионов. Если бы вы поднесли отрицательный электрод, ветер создавался бы в основном потоком отрицательных ионов. Поток только одних электронов в воздухе быстро превращается в поток отрицательных ионов, так как электроны немедленно "прилипают" к нейтральным молекулам. #электродинамика #физика #опыты #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😠 Втягивание жидкого диэлектрика в конденсатор ⚡️

Опыт, который демонстрирует, как электрическое поле взаимодействует с диэлектриками. На видео пластины плоского конденсатора опущены в воду, подключаем к ним высокое напряжение, и... вода сама втягивается в зазор! 💧
Кажется, будто вода «прилипает» к пластинам. Но на самом деле её вталкивает туда сила, порожденная электрическим полем. Давайте разберемся почему.

▪️ 1. Вода – не просто проводник
Хотя вода с примесями проводит ток, в этом опыте ключевую роль играет ее диэлектрическая природа. Молекула воды (H₂O) – это диполь. У нее есть положительный полюс (со стороны атомов водорода) и отрицательный (со стороны атома кислорода). В обычном состоянии эти диполи хаотично ориентированы.

▪️ 2. Сила поля – главный мотиватор
Когда мы включаем напряжение, между пластинами конденсатора создается неоднородное электрическое поле: у краев пластин оно слабее, а в зазоре – значительно сильнее.

▪️ 3. Что делают молекулы-диполи?
Под действием поля диполи воды начинают ориентироваться – поворачиваются вдоль силовых линий: «плюсом» к отрицательной пластине, «минусом» – к положительной. Это явление называется поляризацией.

➕ Физика: Сила, действующая на концы диполя, не просто его поворачивает. Поскольку поле неоднородное (сильнее внутри конденсатора и слабее снаружи), сила, притягивающая «+» конец диполя к «-» пластине, будет чуть больше, чем сила, отталкивающая его «-» конец от той же пластины. В результате на каждую поляризованную молекулу воды действует результирующая сила, которая втягивает ее из области слабого поля в область сильного – то есть, прямо в зазор между пластинами! Диэлектрик (в нашем случае – вода) всегда стремится переместиться туда, где напряженность электрического поля максимальна. Именно эта сила и заставляет воду подниматься между пластинами, преодолевая силу тяжести и силы поверхностного натяжения.

Такой эффект наблюдается не только с водой, но и с другими жидкими диэлектриками (например, с керосином или маслом), и лежит в основе работы многих электростатических устройств. #physics #эксперименты #электродинамика #физика #видеоуроки #опыты #научные_фильмы #лекции

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib