home
user-header

                        
                        
Школьник из Пакистана разгадал загадку «электрических сот»
6 октября 2017 г., 11:16 697

Семнадцатилетний школьник из Пакистана нашел ответ на старый вопрос электродинамики о механизме формирования «электрических сот» и опубликовал работу в одном из самых известных научных журналов мира.


 

Если взять два электрода, один плоский, другой длинный и тонкий, и разлить по поверхности плоского электрода масло, можно сделать «электрические соты». Электрический заряд накапливается на конце длинного и узкого проводника (иглы), и рано или поздно воздух между ним и маслом пробивает коронный разряд. Электроны с кончика иглы, стремясь перейти на пластину второго электрода, оказываются на поверхности масла. Масло – плохой проводник, электроны проходят сквозь него не сразу. Сначала они путешествуют по поверхности масла, ионизируя его молекулы. На поверхности жидкости образуется узнаваемая ячеистая структура, напоминающая пчелиные соты. Пока электроны не доберутся до нижнего электрода, вся система напоминает, по словам испанского физика Альберто Изкердо, заплутавшую молнию.

 

"Электические соты", полученные в установке Мухаммада Ниази. Muhammad Shaheer Niazi

 

В англоязычной литературе это называется rose window instability, потому что короткоживущая электродинамическая система, возникающая после пробоя, напоминает узор ажурной розетки готического собора. Феномен «электрических сот» был известен задолго до того, как пакистанский старшеклассник Мухаммад Шахир Ниази впервые увидел его. В 2016 году он съездил на международный турнир молодых физиков, где повторил опыт с маслом и электродами; тогда же ему пришла в голову блестящая идея: сфотографировать поверхность масла тепловизионной камерой, чтобы выяснить, как изменяется энергия системы по мере ионизации.

 

Сначала электроны ионизируют молекулы масла. Ионы распределяются по поверхности жидкости в группы, которые растут по мере того, как увеличивается разность потенциалов между каждой ионной группой и пластиной электрода. Чем больше группа, тем сильнее она стремится вниз, к положительному заряду. В результате на поверхности масла образуются маленькие ямки. За несколько миллисекунд между ямками образуются канальцы – так получается полигональная структура, которая уравновешивает систему.

 

Чтобы показать, как коронный разряд создает область повышенной температуры и неоднородной плотности в воздухе и на поверхности масла, Ниази сделал несколько снимков по методу Шлирена, которым пользуются, чтобы визуализировать невидимые глазу конвекционные потоки. Затем юный физик снял ячеистую структуру тепловизионной камерой и показал, как распределение заряда в жидкости повышает внутреннюю энергию системы; температура поверхности масла растет в течение пяти минут после разряда и падает только после того, как выпущенные иглой электроны доходят до плоского контакта.

Тепловизионные снимки а) Начало формирования "электрических сот", температура на поверхности масла почти одинакова во всех точках (18.6°C). (b) Полминуты после разряда. (c) Минута после разряда. (d). 5 минут после разряда. Muhammad Shaheer Niazi.

 

В завершение эксперимента Ниази заслонил часть поверхности жидкости «ионной тенью», другими словами, блокировал поток электронов над частью поверхности с помощью обычной шариковой ручки. Ниази показал, что в отсутствие ионизирующих зарядов полигональная структура не образуется, а значит, именно миграцией ионов по поверхности жидкости объясняется формирование «электрических сот». Результаты работы Ниази опубликовал вчера журнал Royal Society Open Science. Мальчик намерен продолжать исследования и мечтает о Нобелевской премии, рассказывает The New York Times.

 

Naked Science

#естественные_науки

Избранное
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться
с помощью аккаунта в соц.сети
Читайте также

В этом посту, хочу тебе рассказать про мое появление на свет. Это было совсем не как у всех. Начну с того что были 90-е, тяжкие времена, жизнь после распада СССР , но не в этом суть. Моя мама - молодая девушка из Чурапчи переезжает в Вилюйск, и спустя некоторое время устраивается преподавателем в Вилюйское педагогическое училище. Спустя некоторое время, в ее группе (где она куратор), ее студентка беременеет уже третий раз. Так как у нее были уже двое детей, и мальчик, и девочка она не хочет рожать третьего. Врачи ей предлагают прервать беременность, услышав это моя мама сражу же обеспокоилась о судьбе этого малыша. После их разговора тет-а-тет ее студентка N, предлагает моей маме стать приемным родителем . После долгих размышлений она все таки решается удочерить еще не родившегося ребенка своей студентки. Каждый день, да что там день, каждая секунда ожидания нашей встречи, для нее была мучительной. Ее в это время поглощал страх, чувство ответственности, все время задавалась вопросами «правильное ли решение я приняла? Справлюсь ли я с ролью матери?  Какие трудности предстоят?». Эти вопросы не оставляли ее в покое, ведь ей предстояло воспитать меня совсем одной. Настал тот самый день, примерно 12 часов дня, 16 января 1996 года. Как только меня вынесли на смотрины, моя мама была переполнена счастьем, все вопросы, что не давали ей спать, сразу же улетучились, ведь она держала на руках меня, этот маленький комок счастья, весь покрытый волосами хD, с очень громким и звонким голосом. В этот момент все перевернулось с ног на голову. Началась новая глава жизни.

Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации