Iontový vítr - Ion wind

Elektrostatický větrník nebo koronový rozmetač připojený k malému stroji Wimshurst (elektrostatický generátor) je zobrazen stacionární a rotující

Iontový vítr , iontový vítr , koronální vítr nebo elektrický vítr je proudění vzduchu indukované elektrostatickými silami spojenými s koronovým výbojem vznikajícím na špičkách některých ostrých vodičů (například bodů nebo lopatek) vystavených vysokému napětí vzhledem k zemi. Iontový vítr je elektrohydrodynamický jev. Iontové větrné generátory lze také považovat za elektrohydrodynamické trysky .

Termín „iontový vítr“ je považován za nesprávné pojmenování kvůli mylným představám, že do jevu byly primárně zapojeny pouze kladné a záporné ionty. Studie z roku 2018 zjistila, že elektrony hrají během období záporného napětí větší roli než záporné ionty. Výsledkem je, že termín „elektrický vítr“ byl navržen jako přesnější terminologie.

Tento jev se nyní používá v rovině iontového větru MIT , první rovině v pevné fázi, vyvinuté v roce 2018.

Dějiny

B. Wilson v roce 1750 demonstroval sílu zpětného rázu spojenou se stejným koronovým výbojem a předchůdcem iontového propulzoru byl koronový výbojový větrník. Koronový výboj z volně rotujícího větrného ramene s konci ohnutými do ostrých bodů dává vzduchu prostorový náboj, který bod odpuzuje, protože polarita je stejná pro bod i vzduch.

Francis Hauksbee , kurátor nástrojů pro Royal Society of London , vydal první zprávu o elektrickém větru v roce 1709. Myron Robinson dokončil rozsáhlou revizi bibliografie a literatury během oživení zájmu o jevy v padesátých letech.

V roce 2018 vědci z Jižní Koreje a Slovinska použili Schlierenovu fotografii k experimentálnímu určení, že kromě iontů hrají při generování iontového větru důležitou roli i elektrony. Studie jako první poskytla přímý důkaz, že elektrohydrodynamická síla odpovědná za iontový vítr je způsobena odporem nabitých částic, ke kterému dochází, když elektrony a ionty tlačí neutrální částice pryč.

V roce 2018 tým výzkumníků MIT sestrojil a úspěšně létal vůbec první prototyp letadla poháněného iontovým větrem.

Mechanismus

Čisté elektrické náboje na vodičích, včetně místního rozložení nábojů spojených s dipóly, jsou zcela na jejich vnějším povrchu (viz Faradayova klec ) a mají tendenci se více soustředit kolem ostrých bodů a hran než na ploché povrchy. To znamená, že elektrické pole generované náboji v ostrém vodivém bodě je mnohem silnější než pole generované stejným nábojem na velkém hladkém sférickém vodivém plášti. Když tato síla elektrického pole překročí to, co je známé jako gradient počátečního napětí koronového výboje (CIV), ionizuje vzduch kolem špičky a na vodivé špičce je ve tmě vidět slabý fialový paprsek plazmy . Ionizace blízkých molekul vzduchu má za následek generování ionizovaných molekul vzduchu se stejnou polaritou jako polarita nabité špičky. Následně špička odpuzuje iontový mrak nabitého podobně a iontový mrak se okamžitě rozpíná díky odpuzování mezi samotnými ionty. Toto odpuzování iontů vytváří elektrický „vítr“ vycházející ze špičky, který je obvykle doprovázen syčivým zvukem způsobeným změnou tlaku vzduchu na špičce. Na hrot působí opačná síla, která může při nízkém tlaku na zem odskočit.

A vaneless iontové větrné elektrárny vykonává inverzní funkce, pomocí okolního vítr pohybovat ionty, které se vybírají s výnosem elektrické energie.

Viz také

Reference

externí odkazy

• Plazmový pohon ve vesmíru