|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
| Электрокинетический эффект в ультразвуковом поле | |
 | |
Описание
Под действием ультразвука (УЗ) частицы жидкости, заполняющие поры, приходят в колебательное движение, вследствие чего в пористой среде возникают электрические токи. Так, если заключить металлическую проволоку в пористую изолирующую оболочку, например в шелковый или шерстяной чулок, погрузить ее в дистиллированную воду или слабый раствор электролита и подвергнуть облучению УЗ, то между проволокой и жидкостью возникает разность потенциалов Uk.
Величина электрокинетической (ЭК) разности потенциалов пропорциональна звуковому давлению, однако она зависит от природы и концентрации электролита, а также от типа окружающей проволоку пористой среды. Сорт металла, из которого выполнена проволока, напротив, особой роли не играет. При облучении УЗ частотой 200 кГц медной проволоки, покрытой двойной шелковой оболочкой в слабом растворе хлорида натрия (рН = 5.3 - 5.6) под действием звукового давления 0.1 атм возникает Ukin = 1 мВ. Таким образом, с помощью данного эффекта можно измерять малые звуковые давления.
Физическая природа ЭК явлений обусловлена наличием двойных ионных слоев на границе двух фаз - жидкой и твердой. Одна сторона такого двойного слоя лежит на поверхности твердого тела, другая - в жидкости. При этом потенциал, измеряемый по нормали к поверхности слоя, в слое изменяется скачком. ЭК явления в двойных слоях возникают, например, при тангенциальных перемещениях, направленных параллельно границе раздела жидкого и твердого веществ, причем изменяется та часть скачка потенциала, которая лежит в самой жидкости (так называемый z - скачок).
На рис. 1 показан сильно увеличенный продольный разрез проволоки и ее обмотки.
К объяснению электрокинетического эффекта, обусловленного звуковыми колебаниями
Рис. 1
Черные кружки обозначают поперечные разрезы отдельных ниток обмотки, вокруг которых образуются двойные ионные слои. В изображенный на рисунке момент времени узловая плоскость колебаний УЗ волны совпадает с проволокой. При этом смещения двойных слоев по обе стороны от проволоки направлены в разные стороны, и между проволокой и раствором возникает, разность потенциалов, знак которой меняется на обратный через половину периода колебаний.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
C помощью данного эффекта можно измерять малые звуковые давления.
Реализации эффекта
На рис. 2 показан разрез ЭК приемника звука.
Электрокинетический приемник звука
Рис. 2
В стеклянной трубке R расположено пористое тело К. По обе стороны от него находятся платиновые электроды Е1 и Е2. Трубка R заполнена чистой водой и с одной стороны закрыта звукопроницаемой мембраной М. Если сквозь мембрану проходит звуковая волна, то возникает протекание жидкости туда и обратно сквозь поры тела К. При этом на электродах появляется переменное напряжение.
Литература
1. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике.- М.: Изд. иностр. лит., 1957.- С.726
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
