1. література

Наше деловое партнерство www.banwar.org

професор А.Л. Дмитрієв , Е. М. Нікущенко

Санкт-Петербурзький національний дослідницький університет інформаційних технологій, механіки і оптики. 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкський проспект, 49.

Резюме. Показано, що характерна форма дугового розряду в повітрі при тиску 0.1 атм., в значній мірі, обумовлена ​​не дією сил плавучості, а виштовхуванням плазми в гравітаційному полі.

електрична дуга відома більше 200 років і її характерна форма традиційно пояснюється ефектами плавучості, конвекції , Повітряними течіями, впливом зовнішніх електричного і магнітного полів [1]. Експериментально встановлене вплив температури тіла на його вагу [2,3] дає підставу розглянути питання про ступінь впливу гравітаційного поля Землі на форму електричного розряду. Цьому сприяють високі, порядку одиниць-десятків тисяч , Температури в каналі вільного електричного розряду при низьких, близько 0.1 атм., Тисках. Раніше цього питання приділялася порівняно мало уваги і дослідження фізичних властивостей "дуги", як правило, проводилися в розрядних трубках або в спеціальних камерах.

Елементарна теорія впливу абсолютної температури тіла на його фізичний, не пов'язаний з дією плавучості, конвекції , Теплового розширення і інших артефактів вага призводить до вираження

, (1)

де - коефіцієнт, що залежить від фізичних характеристик матеріалу, що зважується тіла і температура більше температури Дебая [3,4]. З наведеної формули випливає, що при досить високих температурах, що перевищують величину вага тіла негативний, що можна витлумачити як "виштовхування" тіла від центру тяжіння (центру Землі). Якою мірою зазначений ефект впливає на форму тліючого розряду, можна оцінити, розглядаючи особливості електричної дуги в змінному струмі.

Приклад фото тліючого розряду при тиску повітря 0.1 атм, силі струму в діапазоні 30-70 мА, напрузі на електродах 0.6-1.0 кВ, частотою струму 50 Гц показаний на рис. 1.

Мал. 1 дугового розряду в змінному струмі в повітрі при тиску 0.1 атм.

За час експозиції величиною 33 мс фіксуються два просторово розділених розряду, кожному з яких відповідає певний, тривалістю 10 мс (пів-періоду коливань), напрямок струму. Відносний зсув траєкторій розрядів, мабуть, обумовлений дією сили Лоренца в магнітному полі Землі. Очевидно, формування дуги відбувається за час, менше або близько полупериода коливань струму.

Вважаючи, що головною причиною дугоподібної форми розряду є архимедова сила виштовхування , Оцінимо час "спливання" гарячого каналу такого розряду. температурні і газодинамічні процеси , Які супроводжують формування електричної дуги в атмосфері, досить складні. Проте, порядок величини часу спливання дуги наближено можна оцінити на основі наступних елементарних викладок.

Електричний розряд представимо у вигляді ланцюжка сфер радіуса , Заповнених плазмою з щільністю . Сила виштовхування такого ланцюжка врівноважується її вагою і силою тертя, для оцінки величини якої скористаємося відомою формулою Стокса,

, (2)

де - щільність повітря, - прискорення сили тяжіння, - в'язкість повітря, - середня швидкість спливання ланцюжка. вважаючи , час спливання ланцюжка на висоту , , так само

. (3)

Підставляючи в праву частину (3) чисельні значення, близько відповідають умовам експерименту
( ), Отримаємо ; 0.1 атм. відповідає приблизно 0.13 , а для в'язкості , Величина якої збільшується з температурою, вибрано вказане мінімальне значення [5]. наведена величина істотно перевищує час встановлення дугового розряду (близько 10 мс). Отже, плавучість (сила Архімеда) не є головною причиною своєрідної форми дуги.

Оскільки в розглянутих умовах експерименту вплив повільних конвекційних потоків розрідженого повітря також незначно, зазначені оцінки дають підстави припустити, що основною причиною форми електричної дуги є виштовхування плазми гравітаційним полем Землі , Що описується формулою 1.

Відзначимо, що виштовхування плазми гравітаційним полем є прямим підтвердженням негативної температурної залежності сили гравітаційної взаємодії, яка в принципі суперечить релятивістському тлумачення природи тяжіння . Аналіз цього явища може стати основою нових підходів, наприклад, в дослідженнях динаміки околосолнечной плазми ( сонячного вітру ).

Full text of this paper in PDF

література

1. Ю. П. Райзер Фізика газового розряду, ГРФМЛ, М., 1987 г.
2. А. Л. Дмитрієв, Є. М. Нікущенко, В. С. Снігова, вимірювальна техніка, №2, с. 8-11, 2003 р
3. AL Dmitriev AIP Conf. Proc, Vol. 969, pp. 1163-1169, NY 2008.
4. AL Dmitriev, SA Bulgakova Proc. WASET, Issue 79, pp. 1560-1565, 2013.
5. А. П. Бабічев, Н. А. Бабушкіна, А. М. Братковський і ін. Фізичні величини. Довідник. Вища школа, М., 1991 р