Способ определения распределения потенциалов электростатического поля

(51) 4 0 01 В 29 12 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 447626, кл. О 01 В 28/12, 1974.Авторское свидетельство СССР У 1019370, кл, С 01 В 28/12. 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к области эл. измерений и повышает их точность. Устр-во реализующее сп-б, включает область 1 исследуемого электростатич. поля (ЭСП), электроды 2 и 3, создающие ЭСП, источник 4 постоянного тока, вольтметр, 5, капилляр 6, сборный электрод 7, амперметр 8, оптич, систему 9, источник 10 света, светофильтр 11, В качестве зонда используют струю заряженной жидкости (ЗЖ), измеряют обьемный расход ЗЖ, эл. ток, переносимый струей ЗЖ, и определяют распределение потенциала ЭСП вдоль оси 2, 1 ил., 1 табл.113Изобретение относится к областиэлектрических измерений и может бытьиспользовано для исследования и контроля постоянных электрических полейв различных отраслях промьпдленности,например в производстве нетканыхволокнистых материалов электростатическим способом, в электроокраске.Цель изобретения - повьппение точности измерений,На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ,Устройство включает область 1 исследуемого электростатического поля,электроды 2 и 3, создающие электростатическое поле, источник 4 постоянного тока, вольтметр 5, капилляр6, сборный электрод 7, амперметр 8,оптическую систему 9, источник 10света, светофильтр 11.Устройство работает следующимобразом.Исследуемая область 1 электростатического поля ограничена электродами 2 и 3Напряжение от источника 4контролируется вольтметром 5. Черезкапилляр 6, вмонтированный в электрод 2 по нормали к его поверхности,подается жидкость с фиксированнымрасходом. Заряжаясь на верхнем электроде, струя проходит междуэлектродное пространство и через отверстие внижнем электроде (нижний электродможет быть сетчатым) попадает насборный электрод 7, заземленный через амперметр 8, Форма струи регистрируется длиннофокусной оптическойсистемой 9 (например, фотоаппаратили телекамера с длиннофокусным объективом) на фоне освещенного источника 10 света рассеивающего светофильтра 11.Способ определения распределенияпотенциалов электростатического поляреализуется следующим образом. Дифференциальная связь между изменением потока импульса, переносимого жидкость в тонкой струе вдоль ее оси и касательными натяжениями на поверхности струи для касательных натяжений, обусловленных взаимодействием электрического поля с поверхностным зарядом на осесимметричной струе, имеет вид(Б(рч, 3, - )1-и -" -гье:о. (1)=1 Е( г )1 аг Интегрируя (4 ) и учитывая, чтов тонкой струе энергия электрического поля расходуется на разгон струи и на преодоление сил поверхностного натяжения, получают расчетную формулу для распределения потенциала электростатического поля вдоль траекЗ 5 торин струи Ц(г)=1(,)+ - ,- (1 - ,- )+о(5) 40 Г 1 г(г)где 11(г) - потенциал поля в точке г;11(г) - потенциал опорного электрода;- плотность жидкости;расход;1 - ток;Г(г) - радиус струиг =Г(г,);Т - коэффициент поверхностно го натяжения. 45 П р и м е р. В плоскопараллельный конденсатор, состоящий из двух расположенных на расстоянии Н=40 мм один от другого горизонтальных метал лических дисков диаметром 150 мм, через отверстие диаметром 0,58 мм в центре верхнего диска впрыскивается диметилфталат плотность )=1,19 " 65000 2где Б=(Г - площадь поперечного сечения струи;Ч, - осевая скорость;л - вязкость56 в .)поверхностная плотностьзарядя;Е(г) - напряженность электрического поля на границе 10 струи.Кроме уравнения движения (1), вдвижущейся жидкости выполняются законы сохранения массы и заряда, которые для жидкости с постоянной плотностью соответственно имеют видЧ Я=Я; (2)1=.2)(Г Ч (3)где 1 - электрический ток поверхност ных зарядов, переносимыхструей,Из (1)-(3) имеем1365000 Формула 1 О кг/м ", вязкость р =0,17 П, поверхностное натяжение Т=66 дик/см с объемным расходом Ц=6,6 1 О м /с, На верхний диск подается положитель 5 ное напряжение Б, =24 кВ от высоковольтного источника, отрицательный вывод источника и нижняя плоскость эаземляются. Заряжаясь на верхнем электроде, струя диметилфталата про ходит межэлектродное пространство и через соосное отверстие диаметром 3 мм в нижнем диске попадает на сборный электрод, заземленный через амперметр. Ток, переносимый струей, 15 составляет 1=1,5 10 А. Струя фотографируется на светлом фоне с помощью длиннофокусной оптической системы, результирующая кратность увеличения струи составляет 230. По фотограммам иэображения струи определяется зависимость ее радиуса г от продольной координаты к. Результирующая аппаратурная погрешность не превышает 5 Х, 25В. таблице приведены вычисленные по формуле (5) значения потенциалов 13(г), где г отсчитывается от верхнего электрода.В качестве опорного электрода взята нижняя плоскость, имеющая координату г, =40 мм. Кроме того, приведены теоретические значения Б,(к)= =Б,/Н-г//, соответствующие однородному полю плоского конденсатора, и относительные отклонения расчетных и35 вычисленных значений. изобретения Способ определения распределения потенциалов электростатического поля, включающий перемещение в исследуемом электростатическом поле зонда, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в качестве зонда используют струю заряженной жидкости, измеряют объемный расход заряженной жидкости, электрический ток, переносимый струей заряженной жидкости, и определяют распределение потенциала электростатического поля вдоль оси к по формуле".О г,где 11(г) потенциал точки отсчета;плотность струи заряженнойжидкости;объемный расход заряженной жидкости;ток в струе заряженнойжидкостирадиус струи заряженнойжидкостипродольная координата;);коэффициент поверхностного натяжения струи заряженной жидкости. г(х) гг,=г(Т Параметры 40 38 Зб 28 24 32 34 30 г, ммг(г), мкм3(к), кВУ,(г), кВ(П-Ц,)/11 Т,46,9 47,55 48,2 48,95 49,47 50,5 51,1 53,3 0 1,28 2,47 3,76 4,59 6,12 6,93 9,56 0 1,2 2,4 3,6 6,7 2,9 4,4 6,0 7,2 9)6 2 3,8 0,4 4,8 4,4 Составитель В.ЕжовРедактор А.Козориэ Техред 11.Ходанич Корректор В.Бутяга Заказ 6603/38 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5