Способ определения напряженности электростатического поля Советский патент 1990 года по МПК G01R29/12 

(21)4372117/24-21

(22)22.12.87

(46) 23.05.90. Бюл. № 19

(71)Московский институт тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова

(72)Г.А.Шапошникова, М.Ю.Бродский, О.В.Харламов, А.С.Малевский-Малевич и А.К.Евменов

(53)621.317.328 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР У 256354, 1969.

Авторское свидетельство СССР № 1242858, кл. G 01 R 29/12, 1986.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

(57)Изобретение может быть использовано для определения напряженности электростатического поля вблизи заряженной (например, электризованной) поверхности. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых значений напряженности электростатического поля и устранение загрязнения поверхности источника поля. При внесении в электрическое поле с напряженностью Е капилляра, заполненного рабочей жидкостью (например, технической водой) , на поверхности мениска жидкости, ближнего к источнику поля конца капилляра, индуцируется электрический заряд, под действием сил электрического взаимодействия деформирующий поверхность мениска. При превышении Е некоторого критического значения вследствие периодического стекания индуцированного заряда с кончика деформированного мениска возникают колебания поверхности мениска, частота которых зависит от величины Е, благодаря чему определяют величину Е без загрязнения рабочей жидкости заряженной поверхности вплоть до значений, соответствующих пробою окружающей среды. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

с S

(/

Изобретение может быть использовано для определения напряженности электростатического поля вблизи заряженной (например, электризованной) поверхности. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых значений напряженности электростатического поля и устранение загрязнения поверхности источника поля. При внесении в электрическое поле с напряженностью E капилляра, заполненного рабочей жидкостью (например, технической водой), на поверхности мениска жидкости, ближнего к источнику поля конца капилляра, индуцируется электрический заряд, под действием сил электрического взаимодействия деформирующий поверхность мениска. При превышении E некоторого критического значения вследствие периодического стекания индуцированного заряда с кончика деформированного мениска возникают колебания поверхности мениска, частота которых зависит от величины E, благодаря чему определяют величину E без загрязнения рабочей жидкостью заряженной поверхности вплоть до значений, соответствующих пробою окружающей среды. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для определения напряженности электрического поля вблизи заряженной (например, электризованной) поверхности.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых значений напряженности электростатического поля.

На чертеже изображен калибровочный график устройства, реализующего способ определения напряженности электростатического поля.

Сущность способа состоит в следующем.

Капилляр, заполненный рабочей жидкостью, вводят в измеряемое поле так, что ось капилляра параллельна вектору напряженности электрического поля (при измерении электростатического поля заряженной поверхности ось капилляра перпендикулярна исследуемой поверхности). Под действием электрического поля ионы, содержащиеся в жидкости (например, воде), собираются на поверхности мениска. Эти ионы имеют знак заряда, противоположный знаку заряда исследуемой поверхности. Под действием кулоновских сил поверхность

ел

ОЭ О СО

мениска деформируется и при некотором значении электрического поля, когда электрические силы превосходят силы поверхностного натяжения, мениск те- . ряет сферическую форму, заостряясь в середине. В заостренном кончике концентрация зарядов столь велика,, что заряд стекает, т.е. разряжается ионами, образующимися вблизи кончика JQ из-за ионизации атомов и молекул воз- духа в сильном электрическом поле.

Под действием сил поверхностного натяжения поверхность мениска снова принимает сферическую форму. Далее jj во внешнем электрическом поле заряд снова натекает на поверхность мениска и процесс повторяется. Частота колебаний мениска связана функциональной зависимостью с напряженностью электри- 20 ческого поля.

Способ реализуют следующим образом.

Выбирают капилляр, радиус которого удовлетворяет условию невытекания жидкости из капилляра25

26

3 где а - радиус капилляра;

6 - поверхностное натяжение жидкости;3р - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения; h - высота столбика жидкости в

капилляре.

Капилляр заполняют жидкостью, нап- 3 ример технической водой, и помещают в известное электростатическое поле так, что ось капилляра совпадает с направлением вектора электрического поля, и измеряют частоту колебания 4 мениска -J при различных значениях напряженности поля.

По полученным данным строят график зависимости частоты колебания мениска i от напряженности электрического по- 4 ля Е (фиг.1). Критическое значение напряженности электростатического поля Есч, при превышении которого мениск начинает колебаться, определяется равенстром капиллярного 26/а и электрического / 2 давлений, и может быть вычислено по формуле

-кр

где Ј0 - диэлектрическая постоянная;

К - коэффициент искажения. При значениях напряженности электростатического поля ниже критической колебаний мениска не наблюдается. Для определения напряженности электростатического поля капилляр вносят в исследуемое поле, определяют частоту колебаний поверхности мениска и по построенному калибровочному графику (фнг.1) определяют напряженность поля .

Формула изобретения

26

а

где а - радиус капилляра;

6 - поверхностное натяжение жидкости;

f - плотность жидкости; h - высота столбика жидкости в

капилляре;

g - ускорение свободного падения, а искомую напряженность определяют по калибровочному графику;

кр

Ю1

2 Г

ЗЮ6 Е, BJM