Сравнение токов ионов и заряженных капель, создаваемых истечением воды из конуса Тейлора

Конус Тейлора –
характерное искривление поверхности жидкости при вытягивании потока капель из капилляра сильным электростатическим полем.
О чём идёт речь
Ток ионов – электрический ток, который переносят ионы и электроны через воздух от капель воды к электроду.
Ток капель – эл. ток, который переносят капли воды через воздушный промежуток между контейнером с заряженной водой и электродом.

Какие были поставлены задачи

Задачи
Снять ВАХ для токов капель и ионов при положительном и отрицательном потенциалах воды
Выяснить, есть ли характерные отличия между двумя этими случаями
Сделать импульсные скоростные фотосъёмки конуса Тейлора, струй и летящих капель с микросекундным разрешением по времени.

Задачи
На основе полученных снимков сделать выводы о характерных скоростях и размерах капель воды в потоке
Попытаться найти зависимости измеряемых параметров друг от друга на основе полученных данных
Пронаблюдать трассы свечения разрядов в воздухе, при напряжениях за пределами порога возникновения огней св. Эльма, когда в разрядном промежутке присутствуют капли и струи жидкости.

Схема установки
Составляющие установки:
вода - обычная водопроводная;
капилляры пластиковые ⌀ = 0,3 мм;
сетка сделана из проволоки ⌀ = 1 мм;
экран - металлич. пластина 15×15 см.
Параллельно схеме подключён статический вольтметр до 30 кВ.
Питание от сети переменного тока 220 В.
Для выпрямления и повышения напряжения используются лабораторный блок питания
(0 – 12 В) и повышающий преобразователь (до 25 кВ).

1, 2
вольтметр
амперметр

Зависимость тока ионов и мелких капель от тока крупных капель
Концентрация ионов повышается с увеличением напряжения и очень быстро приходит в стационарное состояние при установлении постоянного напряжения.
5
Зависимости

3, 4
Вытягивание конуса Тейлора

3, 4
Размеры и скорости
(Верхнее фото) Выдержка 2 мкс, капли на фото в правильной пропорции, сферические. Это позволяет определить их размеры.
внутренний диаметр капилляра 0,3 мм, следовательно,
капли в потоке имеют диаметр около 0,15 мм.
(Нижнее фото) Поток капель, пролетевших через сетку. Можно рассчитать скорость. Выдержка 1/60 с, длина одного «штриха» 7 см.
⇒ скорость 4 м/с

6
Видимое свечение разряда в воздухе. Можно заметить, что линии свечения похожи на трассы летящих заряженных и отталкивающихся друг от друга капель воды.
Газовый разряд