Elektrostatyka. Teoria, systematyka i ekonomika stosowania
Technologia malowania w polu elektrostatycznym ma za sobą już długą historię. W wielu gałęziach przemysłu jest stosowana od dawna. Mam jednak nadzieję, że ten krótki i bardzo pobieżny artykuł pomoże zrozumieć technologię i podsunie kilka ciekawych pomysłów.
Badania zjawiska oddziaływania na siebie ciał w polu elektrycznym rozpoczęły się bardzo dawno temu. W latach 1745-1756 badania siły oddziaływania między okładkami naładowanej butelki lejdejskiej prowadził gdańszczanin Daniel Gralath. Nie sformułował on systematycznych zależności ilościowych. W 1767 Joseph Priestley w książce "The History and Present State of Electricity" zauważył, że siły elektryczne są podobne do sił grawitacji, ale nie rozwinął tego tematu.
Prawdopodobnie pierwszym badaczem, który ilościowo określił siły oddziaływanie między ładunkami był Henry Cavendish, który w 1771 i 1776 r. napisał na temat zjawisk elektrycznych duże artykuły dla brytyjskiego Royal Society. Prace te nie znalazły szerszego oddźwięku. W 1785 Charles Coulomb opisał cykl prac, w których posługując się skonstruowaną przez siebie precyzyjną wagą skręceń określił siły działające pomiędzy ładunkami elektrycznymi. Pierwsze próby wykorzystania zjawiska datuje się na lata 40. XX wieku. Na czym polega zjawisko? Zgodnie z prawem sformułowanym przez Coulomba siła F oddziaływania dwóch ładunków punktowych q1 i q2 jest wprost proporcjonalna do wielkości każdego z ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi r.
w którym:
k - współczynnik proporcjonalności wyrażany w układzie SI przez:
gdzie:
e - przenikalność elektryczna ośrodka;
er- względna przenikalność elektryczna ośrodka;
eO- przenikalność elektryczna próżni.
Dla zobrazowania sił działających w polu wytworzonym przez dwa ładunki elektryczne przyjęło się stosować linie sił pola. W szkole podstawowej każdy z nas miał okazję zobaczyć jak metalowe opiłki układają się w linie pod wpływem przyłożonego magnesu. Rozkład sił pola obrazuje rysunek nr 1. Skąd biorą się cząstki wykazujące inny niż zerowy potencjał elektryczny? Dipole elektryczne cząstek muszą być zorientowane jednokierunkowo. Chaotyczny rozkład dipoli najczęściej powoduje, że cząstka nie wykazuje potencjału elektrycznego (patrz rys. 2). Materiałem najlepiej utrzymującym ładunek jest dielektryk, czyli materiał nieprzewodzący prądu. W tych materiałach dipole elektryczne pozostają spolaryzowane trwale. Dlatego do farb stosuje się dodatki zwiększające oporność elektryczną. Koniecznie trzeba wspomnieć o rozkładzie sił pola. Rysunek nr 3 obrazuje podstawowe pojęcia rozkładu sił pola.
Komentarze (2)