Электрическое поле скорость движения заряженных частиц

Заряд частиц обусловливает явления, происходящие в больших объемах аэрозоля, например в облаках. Опытным путем установлено, что заряд капелек, воды в облаках в общем близок к величине, соответствующей потенциалу порядка 250 мВ. В больших объемах атмосферного аэрозОля происходит разделение частиц по размеру, а следовательно, и по электрическому заряду, вследствие того,, что частицы различных радиусов седиментируют с разной скоростью. В результате этого электронейтральность облака нарушается и в нем возникают мощные электрические поля. При этом нижняя часть облака приобретает обычно отрицательный заряд, а верхняя часть остается положительно заряженной. Расчеты показывают, что в таких условиях напряженность поля Я в облаке составляет в среднем 100 В/см. Однако при значительной полидисперсности капелек облака а также при конвекционных токах, обусловленных ветром, в облаке могут воз никать и гораздо большие напряжения, служащие причиной грозовых явлений Заряд частиц аэрозолей обычно определяют с помощью приемов, аналогич ных методам, используемым для изучения броуновского движения в этих систе мах. С большой точностью измеряют скорость свободной седиментации частицы, аэрозоля. После этого определяют скорость падения или поднятия частицы в наложенном на нее электрическом поле и вычисляют заряд частицы Q, пользуясь, уравнением [c.347]

Электрофорез. Электрофорез можно определить как движение заряженных частиц в растворе электролита под действием внешнего электрического поля. Скорость движения частиц в электрическом поле зависит от величины, формы и заряда частиц, что позволяет провести их разделение. Скорость движущейся частицы V пропорциональна ее заряду Q и напряженности электрического поля Я, а также (для сферических частиц) посредством выражения для коэффициента трения / [из уравнения (7.1.26)] обратно пропорциональна радиусу частицы [c.335]

Заряд частиц аэрозолей обычно определяют с помощью приемов, аналогичных методам, используемым для изучения броуновского движения в этих системах. С большой точностью измеряют скорость свободной седиментации частицы аэрозоля. После этого определяют скорость падения или поднятия частицы в наложенном на нее электрическом поле и вычисляют заряд частицы Q, пользуясь, уравнением [c.347]

Электрофорез. Этот метод основан на различиях в скоростях движения частиц разного заряда, формы и размера в электрическом поле. Скорость движения и зависит от заряда, напряженности поля и радиуса частиц [c.254]

Основной силой в электрофильтре является сила электрического поля, действующая на заряд частиц. Благодаря этому действию частица движется к осадительному электроду. Теоретическая скорость движения (дрейфа) частицы т радиусом от 1 до 50 мкм может быть рассчитана по уравнению (в м/с) [c.100]

Скорость движения частицы под действием электрического поля и и заряд частицы д можно определить соответственно по формулам [c.190]

Наблюдая явления электрофореза, можно определить скорость движения частиц в данном электрическом поле и знак заряда их. [c.243]

Различия скорости фильтрации электрически заряженных частиц и скорости движения основного флюида в низкопроницаемом коллекторе [47] приводят к формированию электрически заряженных областей с объемами порядка нескольких сотен кубических метров [48]. Объемные заряды создают переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, изменяет дисперсность и заряды коллоидных частиц, а также вызывает электрофоретические эффекты, усиливающие изменение скоростей движения коллоидных частиц. При этом, как следует из лабораторных экспериментов [48], в пористой среде могут возникать значительные градиенты потенциала (вплоть до нескольких тысяч В/м), которые существенно влияют на электрохимическую картину взаимодействия флюида с поверхностью. [c.26]

В условиях неоднородного по физико-химическим свойствам коллектора или вблизи призабойной зоны, характеризующейся более высокой, чем в пласте физико-химической активностью коллектора и скоростью движения смеси, могут образовываться достаточно крупные участки, где положительный заряд жидкости (повышенная концентрация коллоидных и взвешенных частиц) не будет компенсироваться отрицательным зарядом скелета, т.е. возникнут объемные заряды и сопровождающие их электрические поля. Пространственному распределению зарядов способствует также различие фазовых проницаемостей воды и нефти. [c.26]

Получившие отрицательный заряд взвешенные частицы-под действием электрического поля перемещаются к аноду. Скорость движения взвешенных частиц, получивших заряд, невелика она зависит от размера частиц и гидравлического со- [c.56]

Если электрическое поле приложено к раствору, содержащему заряженные коллоидные частицы, то скорость движения этих частиц пропорциональна не значениям Ч о или Ч в, а меньшей, измеримой величине, называемой электрокинетическим потенциалом, или дзета-потенциалом (см. рис. 8-7). Вблизи поверхности частицы находятся строго ориентированный [94] слой воды толщиной в несколько молекул, или слой молекул растворителя, который при движении частицы ведет себя, как будто он является частью твердой фазы. Внешняя граница прочно связанного с частицей слоя воды называется плоскостью скольжения, а дзета-потенциал — это потенциал между плоскостью скольжения и всей остальной массой раствора . При определенном значении потенциала поверхности двойной слой может быть сжат сильнее путем повышения концентрации электролита. Увеличению степени сжатия двойного слоя особенно способствуют противоионы высокого заряда. [c.180]

Другой английский физик Дж. Томсон выяснил, что катодные лучи представляют собой поток мельчайших материальных частиц. Дальнейшие исследования показали, что скорость движения катодных частиц достигает половины скорости света, т. е. 150 ООО км/сек. Масса катодной частицы ничтожно мала и составляет приблизительно 1/1840 часть массы самого легкого атома водорода (0,00055 уг. ед.). Оказалось, что катодные частицы не электронейтральны и отклоняются в электрическом поле к положительно заряженной пластинке (рис. 7), т. е. несут отрицательный электрический заряд. Величина его равна 4,803 10 электростатических единиц, или 1,601-10" кулона. Никакими последующими исследованиями не было обнаружено в природе материальных частиц с меньшим отрицательным электрическим зарядом. Поэтому катодные частицы получили название электронов их обозначение е . [c.38]

Обозначим через длину свободного пробега заряженной частицы, через —промежуток времени, за который частица летит свободно от соударения до соударения, через —длину того пути, который частица при этом проходит в направлении поля, через X, т и I—средние значения тех же величин, через V—скорость теплового движения, через и-—усреднённую скорость поступательного движения частицы на отрезке / , через Е—напряжённость электрического поля, через т—массу частицы, через е—её заряд. В таком случае ускорение, сообщаемое полем [c.168]

Квазинейтральность плазмы, т. е. электрическая нейтральность макроскопического объема плазмы, есть следствие равенства объемных концентраций положительных и отрицательных зарядов. Признак квазинейтральности необходим для существования плазмы, но еще недостаточен. Требуется наличие определенного соотношения между средней скоростью движения заряженных частиц и средним расстоянием между ними. Последнее должно быть достаточно малым по сравнению с размерами самого макроскопического плазменного объема, чтобы микроскопические поля, создаваемые движущимися заряженными частицами противоположных знаков, взаимно друг друга погашали. [c.44]

Заряд частицы в соответствии с классическими представлениями косвенно характеризуется величиной -потенциала. Используя эту величину, можно рассчитать по формуле Смолуховского скорость движения коллоидной частицы в электрическом поле [c.69]

Осаждение дисперсных твердых и жидких частиц в электрическом поле (электроосаждение) позволяет эффективно очистить газ от очень мелких частиц. Оно основано на ионизации молекул газа электрическим разрядом. Если газ, содержащий свободные заряды (электроны и ионы), поместить между двумя электродами, создающими постоянное электрическое поле, то свободные заряды начнут двигаться по силовым линиям поля. Скорость движения и кинетическая энергия будут определяться напряженностью электрического поля. При повышении разности потенциалов до нескольких десятков киловольт кинетическая энергия ионов и электронов становится достаточной для того, чтобы они сталкивались с нейтральными газовыми молекулами, расщепляли их на ионы и свободные электроны. Вновь образовавшиеся заряды при своем движении также ионизируют газ. В результате образование ионов происходит лавинообразно, газ полностью ионизируется. Такую ионизацию называют ударной. При этом возникают условия для электрического разряда. При дальнейшем увеличении напряженности электрического поля возможны электрический пробой и короткое замыкание электродов. Чтобы избежать этого, создают неоднородное электрическое поле один электрод делают в виде проволоки, а другой-в виде охватывающей ее трубы или расположенной рядом пластины (рис. 10-11). [c.226]

Исследования, выполненные сотрудниками Московского энергетического института Н. Г. Дроздовым и С. П. Носовым, показали, что возможность образования зарядов статического электричества в жидком кислороде обусловливается наличием в нем твердых частиц. Величина напряженности электростатического поля зависит от скорости движения частиц в жидком кислороде, количества примесей и их природы. Знак электрических зарядов, по данным этой работы, зависит от природы примесей. Наличие в жидком кислороде частиц активного глинозема и двуокиси углерода приводит к электризации жидкого кислорода с отрицательным знаком, тогда как наличие частиц силикагеля приводит к электризации с положительным знаком. Изучение процесса электризации потока жидкого кислорода при его дросселировании показало, что напряженность электрического поля имеет тенденцию к быстрому возрастанию при увеличении скорости жидкого кислорода. [c.28]

Элементарная теория электрофоретической миграции частиц исходит из модели фиксированного двойного слоя Гельмгольца [11]. Из равенства сил, действующих на поверхностный заряд частицы со стороны электрического поля, и силы вязкости окружающей жидкости следует, что скорость движения частиц равна [c.79]

Различают два основных механизма сближения частиц дисперсной среды за счет разности абсолютных скоростей их движения, или конвективный (градиентный) механизм сближения за счет диффузии частиц, или диффузионный механизм сближения. Оба эти механизма еще усложняются различными силовыми взаимодействиями между частицами, которые обусловливаются гидродинамикой выдавливания разделяющей их пленки сплошной фазы, свободными или наведенными зарядами на частицах, внешним электрическим полем и др. Рассмотрим эти механизмы более подробно с целью получения соответствующих им ядер коалесценции. [c.84]

Первым экспериментальным доказательством справедливости закона Эйнштейна — Смолуховского для аэрозолей явилось измерение де Бройлем (1909) скорости движения частиц табачного дыма в горизонтальном электрическом поле и среднего сдвига при броуновском движении. При расчетах он исходил из соотношения Ед = Вй (где Е—напряженность электрического ноля, 7 — заряд частицы). Объединив это соотношение с уравнением (IV. 39), де [c.207]

Исследования скорости и траекторий [14] движения частиц в зависимости от их размеров показывают, что сила взаимодействия заряженных частиц с электрическим полем больше силы тяжести, поэтому при вертикальном электрическом поле частицы двигаются вверх равноускоренно. При этом наблюдается увеличение скорости с уменьшением отношения заряда частиц к их массе. [c.118]

Сила Ря возникает в результате воздействия внешнего электрического поля на ионы диффузного слоя, приводящего к увлечению жидкости вблизи поверхности частицы в направлении, противоположном направлению действия силы Образующийся при этом гидродинамический поток снижает скорость электрофореза частицы. Сила возникает в результате поляризации, т. е. нарушения симметричного строения ДЭС при действии внешнего электрического поля, и проявляется в изменении скорости движения частицы. Так, если вне электрического поля ДЭС имеет симметричное строение, то во внешнем поле у противоположных полюсов поляризованной частицы накапливаются поляризационные заряды противоположного знака—мицелла приобретает свойства диполя. Эффект релаксации заключается в действии электрического поля поляризационных зарядов на поверхностный заряд частицы и ионы внешней обкладки ДЭС. [c.75]

Скорость движения частицы зависит от ее заряда, напряженности электрического поля, вязкости среды, ионной силы раствора. Если электрофорезу подвергается слабый электролит, то он перемещается в виде сплошной зоны, скорость перемещения которой пропорциональна Класс электролита. Благодаря этому возможно разделение электролитов, если отношение их констант диссоциации <% [c.231]

Рассмотрим механизм явления электрофореза. Движение взвешенных в жидкости частиц под действием внешнего электрического поля обусловлено наличием на поверхности некоторого заряда. Наложение электрического поля за-ставляет частицы двигаться к противоположному полюсу. Если поместить в электрическое поле напряженностью Е заряженный шарик радиуса R, то шарик приобретет скорость и, которую можно вычислить из уравнения, где действующая сила приравнивается вязкостному [c.125]

Термодинамически -потенциал можно определить как работу, необходимую для переноса единичного заряда из бесконечно удаленного элемента объема раствора на поверхность скольжения. Знак -потенциала обычно совпадает со знаком ф-потенциала. Электрокинетический потенциал является частью ф-потенциала и всегда меньше, чем ф-потенциал. Величина -потенциала непосредственно связана с числом противоионов в диффузном слое и изменяется пропорционально этому числу. Можно считать, что с увеличением толщины диффузного слоя -потенциал повышается. Поскольку электрокинетический потенциал относится к коллоидной частице и обусловливает ее подвижность в электрическом поле, величина этого потенциала может быть измерена экспериментально по скорости движения частиц. Направление же перемещения частиц к катоду или аноду указывает на знак -потенциала. [c.399]

В масс-спектрометре (рис. 5) молекулы в высоком вакууме бомбардируются потоком электронов, которые выбивают из них собственные электроны, превращая в положительно заряженные ионы. Пучок таких ионов далее ускоряется электрическим полем и попадает в магнитное поле. При этом за счет силы Лоренца ионы отклоняются от прямолинейного движения. Сила Лоренца зависит от заряда иона Q, скорости его движения, а ускорение, отклоняющее пучок ионов, определяется и массой ионов. В итоге угол отклонения зависит от отношения Q/m и оказывается разным для частиц разной массы. Если, например, в пучке имелись молекулы Ю2, и Ю2, [c.27]

НОМ порошке, порошке поливинилхлорида и т. д., и главным образом на целлюлозе. Электрофоретический метод разделения имеет особое значение для разделения коллоидов и аминокислот, так как заряд частиц этих соединений зависит от значения pH среды. Поэтому значение pH раствора (изо-электрическая точка) оказывает большое влияние на направление движения ионов в растворе. Процесс электрофореза проводят часто в присутствии буферных растворов. Согласно уравнению (7.1.29), состав раствора оказывает большое влияние на скорость движения частиц в растворе. Движению частиц в электрическом поле препятствует явление диффузии. Влияние диффузии обратно пропорционально размерам частиц и силе поля. Для разделения ионов больших размеров можно применять электрофорез при низком напряжении, для разделения частиц небольших размеров следует работать при более высоких напряжениях. Электрофорез на носителе по технике выполнения проще, чем обычный электрофорез. При этом вещества в соответствии со скоростями их движения в электрическом поле фракционно осаждаются на носителе. Используя сорбционное действие носителя, можно замедлить движение частиц, что приведет к расширению зон фракционирования. Под действием выделяемого током тепла, особенно при работе с высокими напряжениями, происходит испарение растворителя, что затрудняет процесс разделения. Важным фактором является удаление перед разделением больших количеств электролитов, например, в процессе диализа. [c.387]

Получившие отрицательный заряд взвешенные частицы под действием. электрического поля перемещаются к аноду. Скорость движения взвешенных частиц, получивших заряд, невелика она зависит от размера частиц и гидравлического сопротивления газовой среды. 061.1ЧНО скорости электроосаждения колеблются в пределах от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров в секунду. [c.62]

Внешнее электрическое поле действует на заряды двойного электрического слоя коллоидная частица и диффузные протнво-ноны перемещаются в сторону электродов с противоиоложными знаками. Смещение дисперсной фазы относительно дисперсионной среды происходит по поверхности скольжения. Направление движения частиц дисперсной фазы определяет их знак заряда. Измерив линейную скорость движения и частиц (или границы раздела золь — дисперсионная среда) в электрическом поле, можно рассчитать потенциал на поверхности скольжения — электрокинетический потенциал по уравнению Смолуховского (VI.1) [c.96]

При коагуляции в электрических полях в результате диффузии частицы могут сблизиться до такого расстояния, что между ними начнут действовать электрические силы. Тогда их движение становится упорядоченным. Скорость коагуляции в электрическом поле может возрастать или понижаться в зависимости от знака и величин зарядов на частицах. Отношение констант коагуляции для заряженных и незаряженных частиц впервые было рассчитано Фуксом [135]. Позднее этот вопрос был детально рассмотрен Фуксом и Зибелем. [c.829]

Рассмотрим процесс регистрации излучения детектором при различных напряжениях. На рис. 36 изображены значения амплитуды импульса при регистрации одной ядерной частицы в зависимости от напряжения на детекторе. После прохождения ядерной частицы в детекторе образуется определенное число пар ионов (первичная ионизация). Отрицательными ионами в основном будут электроны, а положительными — остатки атомов или молекул, несущие положительный заряд. В отсутствие внешнего поля эти ионы очень быстро рекол-гбинируют. Появление внешнего электрического поля вызывает движение ионов к электродам детектора. С увеличением напряжения па детекторе растет скорость движения ионов, и следовательно, уменьшается рекомбинация. На участке О А происходит увеличение амплитуды импульса, создаваемого одной частицей, за счет того, что уменьшается доля рекомбинировавших ионов. На участке АБ рекомбинация ионов практически равна нулю, и все образовавшиеся ионы достигают электродов детектора. На рис. 36 видно, что амплитуда импульса от а-частицы гораздо больше, чем р-частицы. Это связано с тем, что не весь пробег Р-частицы укладывается в объеме детектора. Область напряжений, отвечающая участку ОБ, называется областью работы ионизационной камеры. Рабочее напряжение на ионизационной камере обычно выбирается на участке АБ. Амплитуда импульса от одной р-частицы или у-кванта в ионизационной камере довольно мала и поэтому трудно при помощи ионизационной камеры [c.43]

Научная значимость этого замечательного прибора возросла еще более после того, как акад. Д. В. Скобельцын предложил помещать ее в магнитное (электрическое) поле. Последнее искривляет путь частиц (рис. 20, б). По направлению изгиба трэка можно определить знак заряда частицы. Измерением радиуса кривизны трэка можно найти скорость движения частицы (если известна ее масса) или массу (если известны заряд частицы и напряженность поля). [c.104]

С увеличением напряженаости электрического поля и величины заряда, получаемого частицами, скорость движения заряженных частиц к электроду возрастает. [c.21]

Рассмотрим изолированную частицу, взвешенную в идеальном диэлектрике. Если приложить равномерное электрическое поле (Е), то на частицу будет действовать сила, равная QE (где С —общий заряд частицы). Когда частица выйдет из состояния покоя и начнет двигаться, возникнет противоположно направленная сила трения Дс1л /(1 ), где I — коэффициент трения и йx dt — скорость движения частицы. Результирующая этих двух сил в соответствии со вторым законом Ньютона рав- [c.11]

Электрофорез [1—3]. Движение заряженных частиц под влиянием внешнего электрического поля и находящихся во взвешенном состоянии в неподвижной жидкости называется электрофорезом. Это явление можно представить себе следующим образом. Частицы жидкости окружены двойным электрическим слоем. При приложении электрического поля распределение зарядов частиц в дуффузном слое нарушается вследствие смещения их по отношению к частице и непрерывного обмена ионными атмосферами вокруг частиц. В то же время сами частицы под действием электрического поля движутся по направлению противоположно заряженного полюса. Измерив скорость движения частиц и зная градиент потенциала приложенногс электрического поля, можно рассчитать электрофоретическую подвижность частиц С/эф (так назьшают путь, проходимый частицей за одну секунду в поле с градиентом потенциала 1 в/см). Тогда [c.168]

Эффект электрической релаксации проявляется в измепеппн скорости движения частицы, вызванном нарушением симметрии ДЭС. Если вне электрического поля частица имеет симметрично расположенный слой противоионов, то во внешнем поле эта симметрия нарушается. У противоположных полюсов частицы накапливаются поляризационные заряды противоположного знака —частица приобретает свойства диполя. Эффект релаксации заключается в действии электрического поля поляризационных зарядов на поверхностный заряд частицы. [c.98]

Ионы, существующие в растворе электролита, испытывают различные воздействия со стороны окружающих частиц и соверщают постоянные перемещения, которые в отсутствие внешнего электрического поля имеют хаотичный характер. Наложение электрического поля приводит к появлению действующих на ионы электрических сил, которые имеют определенное направление. В результате возникает преимущественное перемещение (миграция) положительных ионов к отрицательному электроду, а отрицательных ионов — к положительному. Это обеспечивает перенос электрических зарядов. Возникает электрический ток, величина которого зависит от заряда ионов, их размера, характера сольватации и других взаимодействий с окружающими частицами, что, очевидно, связано с природой электролита и растворителя, а также с концентрацией раствора. Кроме того, величина электрического тока зависит от приложенного напряжения, геометрического расположения и размеров электродов, которые непосредственно влияют на напряженность возникающего электрического поля, а следовательно, и на скорость направленного движения ионов. Средняя скорость упорядоченного движения и данного типа ионов, отнесенная к напряженности действующего электрического поля Е, называется подвижностью (иногда абсолютной скоростью) иона и = ь/Е и определяется лишь природой и концентрацией раствора, а от величины электрического поля не зависит. В поле с напряженностью = 1 В-см числовые значения и к V совпадают. [c.216]

Рассмотрим диффузию электролита Mv+Av (рис. 13), который полностью диссоциирует на ионы М - - и А - из области раствора с концентрацией l Б область с концентрацией ( i> 2). Если коэффициенты диффузии катионов и анионов равны между собой, то процесс ничем не отличается от обычной диффузии незаряженных частиц. Однако если D+ФО-, то в растворах электролитов возникают специфические явления. Предположим, что D >-D+ (например, в водном растворе Na l). При этом условии анионы в начальный момент процесса диффузии будут перемещаться слева направо (рис. 13) быстрее, чем катионы. В результате этого произойдет пространственное разделение зарядов и возникнет электрическое поле, которое будет ускорять движение катионов и замедлять движение анионов. Следовательно, через некоторый промежуток времени скорости перемещения катионов и анионов выравняются (у+=и ) и в этих условиях можно говорить об общем потоке электролита. Однако этот поток не является обычным потоком диффузии, поскольку между двумя областями раствора с концентрациями l и Сг устанавливается стационарная разность потенциалов — так называемый диффузионный потенциал Афд фф. [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология