Един ученик от Пакистан намери отговора на най-стария въпрос на електродинамиката за механизма за формиране на електрическите клетки с форма пчелна пита и публикува своята работа в списанието Royal Society Open Science.
Физиците знаят за този феномен десетилетия преди Мохамед Шахир Ниязи (Muhammad Shaheer Niazi), но 17-годишният ученик от Пакистан повтаря явлението през 2016 г. като един от пакистански участници в международен турнир на младите физици. Той представя работата си като професионален учен, пише The New York Times.
Ниязи също така разработва фотографски доказателства за заредените йони, създаващи медената пита.
Как се образува "пчелната пита"?
Ако се вземат два електрода, единият плосък, другият дълъг и тънък, и се разлее масло по повърхността на плоския електрод, може да се създаде "електрическа пчелна пита".
Електрическата пчелна пита се държи като кондензатор. В този случай горният електрод е игла, която осигурява високо напрежение на въздуха само на няколко сантиметра над тънък слой от масло върху повърхността на другия плосък заземен електрод. Рано или късно преминава коронен разряд през въздуха между проводника и маслото.
Електроните от върха на иглата, стремейки се да преминат на пластината на втория електрод, се оказват на повърхността на маслото. Маслото е лош проводник, електроните не преминават през него веднага и докато те пътешестват по повърхността на маслото, йонизирайки молекулите му, на повърхността на течността се образува разпознаваема клетъчна структура, наподобяваща медена пита.
Точно както мълнията търси път да удари земята, така тези йони искат да преминат в заземения електрод. Но тъй като маслото е лош проводник, те не могат да преминат през него.
Пакистанският ученик заснема повърхността на маслото с термовизионна камера, за да разбере как се променя енергията на системата по време на йонизацията.
Йоните се разпределят върху повърхността на течността на групи, които растат с нарастването на разликата в потенциалите между всяка йонна група и пластината на електрода. Колкото по-голяма е групата, толкова по-силно се стреми да премине надолу към положителния заряд на заземения електрод. В резултат на повърхността на маслото се образуват малки вдлъбнатини. В рамките за няколко милисекунди ямките образуват каналчета, така че се получава многоъгълна структура, която балансира системата. Полигоните запазват едно и също количество на вливащата се и излизащата от системата енергия и балансират двете сили - гравитацията, която държи повърхността на маслото хоризонтална, и електрическо поле, което я натиска надолу.
Изображение, направено с помощта на фотографската техниката на Шлирен, показва йоните, идващи от върха на електрода, които в крайна сметка предизвикват образуването на повърхността на маслото на "електрическа пчелна пита". Muhammad Shaheer Niazi
За да покаже как коронният разряд създава област на висока температура и нееднородна плътност на въздуха и на повърхността на маслото, Ниази прави няколко изображения по метода на Шлирен, който се използва за визуализиране на невидимите за окото конвекционни потоци. След това младият физик заснема клетъчната структура с термовизионна камера и показва как разпределението на заряда в течността повишава вътрешната енергия на системата. Температурата на повърхността на маслото се покачва в рамките на пет минути след разряда и пада само след като електроните, освободени от иглата, достигнат плоския контакт.
В края на експеримента Ниази екранира част от повърхността на течността с "йонна сянка", с други думи, блокира потока от електрони над част от повърхността с помощта на обикновена химикалка. Ниази показва, че при отсъствието на йонизиращи разряди многоъгълната структура не се образува и следователно именно миграцията на йони на повърхността на течността обяснява образуването на "електрически пчелни пити".
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари