Движение заряженных капель в электрическом поле

Определение отношения е/т вплотную подвело ученых к решению следующей задачи—установлению заряда электрона е либо его массы т. Заряд электрона установил в 1909 г. Милликен, поставив свой знаменитый опыт с капельками масла. В этом опыте (схематически изображенном на рис. 4.5) крошечные капельки масла распылялись между двумя параллельными металлическими пластинами и за движением капелек масла наблюдали с помощью микроскопа. Естественно, под действием силы земного притяжения капли должны были бы постепенно опускаться вниз, но Милликен обнаружил, что если в области нахождения капелек создать электрическое поле, поместив положительный заряд на верхнюю пластину и отрицательный заряд на нижнюю пластину, то можно добиться того, чтобы капельки масла оставались неподвижными. Это происходит при условии, что приложенное электрическое поле уравновешивает действие гравитационного поля. Зная величины этих полей, а также массу капельки масла и определяя размеры множества различных капелек, Милликен установил, что каждая капелька масла несет заряд, представляющий собой целое кратное от некоторого минимального заряда, который может рассматриваться как единица электрического заряда, т.е. электрон. Вычислив таким образом, что заряд электрона е = 4,80-10 электростатических единиц, нетрудно было найти из отношения е/т, что масса электрона m = 9,11-10 г. [c.58]

Происхождение электрокапиллярного движения связано с зарядом в двойном слое, фигурирующим в числителе уравнения (67-12). Тангенциальное электрическое поле вызывает изменение поверхностного натяжения, движущее каплю [уравнение (67-10)]. Однако, если двойной слой может проводить большой поверхностный ток по сравнению с объемом раствора, тангенциальное электрическое поле может уменьшиться и, следовательно, станет меньше изменение поверхностного натяжения вокруг капли. Это приведет к уменьшению скорости электрофоретического движения, что отражено в последнем члене в знаменателе уравнения (67-12). [c.240]

Ранее отмечалось, что незаряженная капля приходит в движение только под воздействием неоднородного электрического поля. В отличие от нее капля, несущая собственный электрический заряд, перемещается и в однородном постоянном поле капля, заряженная положительно, движется по направлению поля капля, заряженная отрицательно, движется в противоположном направлении. В переменном однородном поле заряженная капля не перемещается, так как, получая чередующиеся импульсы, толкающие ее то в одну, то в другую сторону, и не поспевая за ними вследствие инерции, она практически остается на месте. [c.51]

Если радиус капли больше она разорвется на более мелкие капли, которые под влиянием электрического поля движутся к противоположно заряженному изделию, где растекаются ж передают свой заряд через изделие на зем.т1ю. Зарядка капель полимера способствует не только их дроблению и ускорению движения к изделию, но и образованию так называемого факела [c.44]

Любой заряд на коллоидных частицах или проволочках побуждает металл к перемещению в электрическом поле. В случае жидких электродов (применяли лишь ртуть) ситуация несколько сложнее. Христиансен [272] был первым, наблюдавшим движение ртути в электрическом поле, а его качественное объяснение этого явления содержит наиболее существенные особенности более поздней количественной теории [273]. Было найдено, что скорость ртутной капли в приложенном поле зависит от внутренних потоков жидкого металла, заряда электрода и приложенного поля, а также от вязкости ртути и раствора и проводимости раствора. [c.227]

Электродегидратор представляет собой металлическую емкость, внутри которой помещены одна или несколько пар электродов. Принцип действия электродегидратора заключается в следующем. К электродам подается высокое напряжение переменного тока, в результате чего между электродами возникает переменное электрическое поле. Элементарные частицы водонефтяной эмульсии, залитой в дегидратор, попадая в электрическое поле, получают электрические заряды — отрицательные и положительные (в зависимости от заряда ближайшего электрода). При этом отрицательно заряженные частицы эмульсии начинают передвигаться по направлению к положительному электроду, а положительно заряженные — к отрицательному. Поскольку электрическое поле меняет свое направление с частотой, соответствующей частоте приложенного переменного тока, то и частицы водонефтяной эмульсии меняют направление своего движения с такой же частотой. При большой частоте перемены направления движения обволакивающая частицы воды нефтяная пленка испытывает большое напряжение и при столкновении отдельных частиц друг с другом разрушается. Частицы воды, освобожденные от нефтяной пленки, соединяются друг с другом в крупные капли и оседают на дно, а обезвоженная нефть поднимается на поверхность. Таким образом в электрических аппаратах — электродегидраторах происходит процесс обезвоживания нефти. [c.99]

Схема установки, сконструированной Милликеном, изображена на рис. 1. Основной ее частью являлся электрический конденсатор, состоящий из латунных пластин I и 2, который находился в металлической камере 3, заключенной в термостат 4. При помощи распылителя 5 в камере создавался туман из маленьких капель масла. Через отверстие 6 в верхней пластине капли могли попадать в конденсатор. За их движением между пластинами конденсатора можно было наблюдать в зрительную трубу 7. Освещение находящегося в приборе воздуха рентгеновскими лучами (их источником служила трубка 10) вызывало ионизацию образующиеся в результате этого свободные электроны (или положительные ионы) попадали на капли масла, и капли получали электрический заряд е . Изменяя напряжение на пластинах конденсатора, можно было подобрать такое его значение, при котором сила электрического поля уравновешивала силу тяжести заряженной капли, и она оставалась неподвижной в поле зрения. Тогда [c.7]

В электрическом поле высокого напряжения капли эмульсии, имеющие заряд, деформируются и двигаются к противоположно заряженному электроду. Если ток переменный, то при движении между электродами капли консолидируются за счет разрушения пленок поверхностно-активных веществ и их оседание происходит быстрее. [c.499]

На границе капли со шлаком имеется двойной электрический слой. Пусть заряды его расположены так, как показано на рис, 1. Внешнее электрическое поле увеличивает первоначальный положительный заряд капли у края, обращенного к катоду. При этом отрицательные заряды, расположенные в шлаке, смещаются так, что плотность их у этого края станет больше. Электрическое взаимодействие в двойном слое здесь усилится, а межфазное натяжение понизится. Градиент натяжения, возникающий вдоль поверхности капли, вызывает вихреобразные потоки жидкости (см, рис. 1), благодаря чему капля совершает реактивное движение к катоду. [c.242]

Электризация углеводородного потока со взвешенной нерастворимой фазой недостаточно изучена. Выше было показано, что поток нефти в пласте представляет движение заряженных ионов. Если в этой среде появляется нерастворимая, взвешенная фаза, то заряженные ионы будут адсорбироваться на ней. При прочих равных условиях количество закрепившихся ионов будет тем больше и взвешенные капли воды, пузырьки газа или частицы песка, парафина, окалины железа получат тем больший заряд, чем больше концентрация ионов в потоке. Адсорбция заряженных ионов не может продолжаться беспредельно. Поскольку взвешенная нерастворимая фаза становится заряженной, вокруг капель, пузырьков или частиц создаются электрические поля, которые вначале противодействуют, а затем полностью прекращают дальнейшее закрепление заряженных ионов. Это наступает тогда, когда напряженность поля, созданного зарядом нерастворимой взвешенной фазы, становится равной напряженности пласта в данной его точке. [c.125]

После наложения электрического поля путем заряжения пластин, ограничивающих сверху и снизу пространство, в котором движутся капли масла, часть капель (не несущих электрического заряда) продолжала падать, как и прежде. Другие же капли, несущие электрические заряды, изменяли скорость движения и могли даже подниматься вверх под действием притяжения электрического заряда верхней, противоположно заряженной пластины. При этом замерялась изменившая- [c.57]

Сущность действия переменного электрического поля на эмульсию заключается во взаимном притяжении поляризуемых под влиянием поля капелек воды и их слияния в более крупные капли, быстро оседающие под действием силы тяжести. Основное же действие постоянного электрического поля заключается в движении капель воды вдоль силовых линий поля, что обусловлено избыточными электрическими зарядами капель (электрофорез), а также неоднородностью электрического поля, образуемого вертикальными цилиндрическими электродами. Это приводит к стремительному передвижению капель к электродам, на поверхности которых они скапливаются и под действием силы тяжести стекают вниз. В этом способе, применяемом, как правило, для малообводненных эмульсий, в которых капельки воды расположены сравнительно далеко одна от другой, силы взаимного притяжения капель играют второстепенную роль. [c.36]

В увлажнительной башне 4 газ орошается 5%-ной серной кислотой. При этом влажность газа увеличивается и капли тумана растут за счет поглощения ими из газа паров воды. Это способствует увеличению их заряда, а, следовательно, и скорости движения капель по направлению к осадительным электродам в электрическом поле электрофильтра второй ступени 5. [c.63]

Рассмотрим захват и отражение капель цилиндром (рис. 13.22). Сплошной линией показаны траектории подходя-1ЦИХ капель. Вдали от цилиндра капли движутся прямолинейно, поскольку на расстояниях 2> к электрическое поле и поток жидкости практически однородны. На расстояниях 2 < к появляется составляющая силы, параллельная плоскости электрода, поэтому на расстояниях г<к/2 от сетки траектории заметно отклоняются от прямых. При г<Ес/Ке капли попадают в область возмущения, вносимого сеткой, и скорость жидкости снижается от скорости невозмущенного потока до нуля на поверхности сетки. На границе области возмущения линии тока искривляются, но абсолютная величина скорости еще близка к поэтому происходит изменение направления движения капли, и она несколько смещается вниз по потоку, приближаясь к цилиндру. Однако вблизи цилиндра скорость падает, и капля под действием электрической силы осаждается на цилиндре. Пунктирной линией показаны траектории движения отраженных капель. Существует критический угол такой, что для любого е>0 после перезарядки в точке 0 + е) капля остается в зоне фильтрования и уходит вверх против потока, а после перезарядки в точке (Кс, 9сг е) -- покидает зону и уходит вниз по потоку. Для траекторий отраженных капель при 0 > 0 наблюдается значительное искривление траекторий. Таким образом, возле сетчатого электрода возникают два встречных потока разноименно заряженных капель повышенной объемной концентрации. Эти капли могут интенсивно взаимодействовать друг с другом, что приводит к увеличению частоты столкновения и укрупнению капель. Учет этого эффекта довольно сложен и требует решения кинетического уравнения для распределения капель не только по размерам, но и по зарядам. Если этим эффектом пренебречь, то получаемый коэффициент уноса (идеальный коэффициент) будет несколько завышен. [c.346]

Осаждение большей части тумана (до 95%) происходит в первой ступени электрофильтров 3, куда газ поступает после второй промывной башни после первой ступени электрофильтров в газе остаются наиболее мелкие капли тумана. Чтобы улучшить условия осаждения тумана во второй ступени электрофильтров 5, газ увлажняется в увлажнительной башне 4, орошаемой 5%-ной серной кислотой. При этом повышается относительная влажность газа и размеры капель тумана увеличиваются в результате поглощения ими паров воды. С увеличением же размера капель повышается их заряд и увеличивается скорость движения в электрическом поле. [c.124]

В увлажнительной башне 4 газ орошается 5%-ной серной кислотой и влажность его увеличивается при этом капли тумана растут благодаря поглощению ими паров воды из газа. Это способствует увеличению их заряда, а следовательно, увеличению скорости движения в электрическом поле электрофильтра второй ступени 5. [c.93]

На этой основе Антвейлер и Штаккельберг [8—11] интерпретируют возникновение максимумов завихрениями раствора вблизи капли и завихрениями внутри капли ртути. Максимумы первого рода вызваны движениями раствора, которые в свою очередь происходят вследствие разности потенциалов между шейкой капли у конца капилляра и низом капли. Антвейлер и Штаккельберг предполагают, что эта разность потенциалов обусловлена экранированием электрического поля капли капилляром. В результате такого экранирования шейка капли приобретает при катодной поляризации более положительный потенциал, чем нижняя часть капли. Если потенциал электрода положительнее потенциала нулевого заряда, то при возникновении положительных максимумов поверхностное натяжение в нижней части капли больше, чем в области шейки капли. Поэтому поверхность капли перемещается от шейки книзу, утягивая за собой прилегающий тонкий слой раствора. [c.492]

Наличие заряда на поверхности ртутной капли имеет весьма существенное значение не только для движения капли в электрическом Поле, но и для движения ее в поле тяжести [22]. Рассмотрим падение ртутной капли в растворе электролита. При падении Капли жидкость на границе раздела ртуть — раствор находится [c.511]

Из изложенного ясно, что тангенциальное движение поверхности капельного электрода вызывается двумя различными механизмами — механизмом вытекания и электрокапиллярным движением в электрическом поле. В 112 было установлено, что скорость тангенциального движения при любом заряде капли пропорциональна скорости движения при нулевом заряде y ax которая, в свою очередь растет со скоростью вытекания ртути из капилляра.- Скорость тангенциального движения выражается формулой (112,2 которая показывает, [c.581]

Заряд —е одного электрона является наименьшим возможным электрическим зарядом — элементарным электрическим зарядом. Его можно определить также методом Милликена (1910), основанным на измерении силы, с которой электрическое поле известной величины действует на мельчайшую электрически заряженную каплю масла или ртути радиусом 10" —10 см, свободно падающую в воздухе между обкладками конденсатора. За движением отдельной капли наблюдают с помощью микроскопа по измеренной таким образом скорости можно установить заряд капли. Так было установлено, что электрические заряды, находящиеся на различных каплях, являются целыми кратными очень небольшого количества электричества — элементарного электрического заряда. Тело может быть заряжено количеством электричества, равным лишь целому кратному элементарного заряда. [c.65]

В обзоре С. oy кратко изложены основы электрогидродинамики многофазных сред. Рассмотрен вопрос об образовании объемного заряда при движении многофазной среды, содержащей твердые частицы или капли описывается поведение таких сред в электрическом поле, взаимодействие заряженных частиц с несущей средой. Рассматриваются важные случаи движения заряженных суспензий в каналах электрофильтров и других электрогидродина-мических устройств, обсуждается электрогидродинамика движущихся облаков, содержащих заряженные частицы. Приводится подробная библиография работ по электрогидродинамике. [c.9]

Использованная им установка показана на рис. 3.10. Некоторая часть j капель масла, образованных распылителем, соединялась с ионами, воз- пикавшими в воздухе в результате облучения его пучком рентгеновских i лучей. Экспериментатор наблюдал в микроскоп одну из таких капель масла j и измерял скорость ее падения в поле земного притяжения. Вследствие большого сопротивления воздуха капли достигали некоторой определенной скорости, при которой сила трения становилась точно равной силе земного притяжения. Эта вполне определенная скорость зависит от размера и массы капли, а массу можно вычислить, если известна плотность масла и вязкость воздуха. После наложения электрического поля на пластины, ограничивающие сверху и снизу пространство, в котором нахо- дились капли масла во взвешенном состоянии, часть капель (незаряженных) продолжала падать, как и раньше, другие же, несущие электрические заряды, изменяли свою скорость и под действием притяжения верхней противоположно заряженной пластины могли даже подниматься вверх. При этом измеряли скорость движения вверх тех капель, которые ранее наблюдали в процессе их падения. По величине скорости дви- [c.52]

После окраски на электрофореграмме появляются 4 пятна, соответствующие альбумину, а-, р- -глобулинам. Часто альфа-глобулин можно разделить на, 01- и аг-глобулины реже на две фракции подразделяются р-глобулины. При pH 8,6 все эти белки в электрическом поле движутся по направлению- к аноду, так ак они в этих условиях обладают отрицательным зарядом. Быстрее всего движутся альбумины, затем а-глобулины, за ними Р-глобулины и, наконец, у-глобулины. Несмотря на то, что все белки движутся к аноду, после окраски у-глобулины оказываются на месте нанесения капли сыворотки или даже сдвинуты в сторону катода. Это объясняется тем, что во время электрофореза в бумаге происходит непрерывный ток жидкости от анода к катоду, который относит белки в сторону катода. Этот так называемый электроосмотический ток зависит от сорта бумаги, pH буферного раствора и напряжения, при котором производится электрофорез. Можно установить величину этого тока с помощью декстрана (полисахарид), движение которого при pH барбиталового буфера обуславливается только электроосмотиче-ским током. Его наносят на соседнюю полоску, и для определенных сортов бумаги его движение и движение альбумина находятся в постоянном соотнощении. Раз определив это отноще-мне, можно им пользоваться для внесения поправки на передвижение белков . [c.115]

Мелкие капли масла вбрызгиваются между двумя электродами, состоящими из пластинок, расположенных горизонтально и образующих вертикальное электрическое поле с положительной пластинкой вверху. Электроны (или отрицательные ионы) и положительные ионы образуются при действии рентгеновских лучей на воздух в пространстве между пластянкалш, причем один или несколько электронов или ионов могут быть захвачены масляной каплей. Электрон или ион, захваченный таким образом, сообщает заряд капле, которая при этом будет двигаться с постоянной скоростью под комбинированным действием электрического поля, сил тяжести и сопротивления трения воздуха. Ее движение можно наблюдать с помощью микроскопа. Под действием только силы тяжести (если электрическое поле снято) ее скорость дается законом падения Стокса [c.26]

Принцип действия проточных цитофлуориметров-сортиров-щиков. Для фракционирования микроскопических объектов в проточных сортировщиках суспензию частиц метят флуоресцентным красителем и пропускают в струе жидкости через луч лазера. Жидкость, содержащая флуоресцентно меченые частицы, при прохождении через сопло, в результате вибрации его разбивается на капли, содержащие отдельные микрочастицы. Каждая из капель приобретает электростатический заряд. Капли пролетают между двумя электродами, на которые под управлением компьютера подается напряжение, создающее электрическое поле определенной направленности, что приводит к отклонению траектории падения частиц (рис. 1, а-в). Буферный раствор подается из резервуара в проточную кювету, в которой происходит ее смешивание с анализируемыми микрочастицами (до 105 частиц на 1 мл суспензии), после чего через сопло диаметром 50-250 мкм суспензия впрыскивается в центральную стационарную часть струи жидкости, называемую коаксиальным потоком, диаметр которой составляет 5-20 мкм. Частицы захватываются потоком в результате гидродинамического фокусирования и перемещаются вместе с жидкостью. Движение частиц в коаксиальном потоке позволяет им точно попадать далее в сфокусирован- [c.43]

Милликен в 1911 г. измерил заряд электрона, исследуя состояние заряженной капельки масла, помещенной между пластинами конденсатора. Заряженная отрицательно капелька притягивалась к положительно заряженной пластине, находившейся сверху если заряд на капле отсутствовал, она опускалась измеряя скорость ее движения в известном поле, можно было вычислить и значение заряда. Время от времени значение заряда менялось, так как капля поглощала ионы, возникавшие в окружающем пространстве под влиянием облучения рентгеновскими лучами. Тогда производилось повторное измерение. Эти опыты дали удивительный результат. Было установлено, что в природе существует минимальный электрический заряд, равный заряду электрона. Количество электричества в любом теле может увеличиваться или уменьшаться толькс на число, кратное этому заряду. В опытах Милликена количество электричества в капле масла никогда не изменялось на значение,, меньшее, чем заряд одного электрона. [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология