ляра, т. е. тока, уносимого в поры, может обусловить возникновение продольной действующей силы Р,=цо[]гХНф] и, следовательно, в проницаемом капилляре или капилляре с эластичными стенками возникает крутящий момент в пристеночной области.

В пористой среде при фильтрации также текут суммарные электрические токи /г, переменные в пространстве и во времени. Для единицы поверхности пористой среды

= Z А- oS3V(<, X, у, Z), (2.15)

где По - пористость; роз и F - осредненные значения плотности объемного заряда и скорости в пристеночных слоях. Это приводит к возникновению /2=70 и к генерации в объеме пористой среды магнитных полей Яг, определяемых как

Н = !(Ы-г). (2.16)

Для напряженности магнитного поля, возникающего при фильтрации, получено выражение [85]

M = {IJnb)Tctg{bl2h), (2.17)

где b - ширина слоя, по которому проходит возникающий ток 1; h - высота над поверхностью этого слоя.

Электрические явления в макрообъемах водного электролита.

Как известно, на границе металл-электролит с ионной проводимостью возникают сложные электрохимические процессы, приводящие к возникновению двойных электрических слоев и к появлению между электродом и жидкостью разности потенциалов, зависящей от материала электрода, химического состава жидкости; разность потенциалов достигает 0,5-0,7 В [39, 55].

Обычно электроды выполнены из одного материала и разность потенциалов между ними должна бы компенсироваться. Однако вследствие некоторой химической неоднородности электродов, а также наличия окисных пленок разность потенциалов достигает Аы 1050 мВ и нередко превосходит измеряемый сигнал, например, от воздействия такого фактора, как напряженность магнитного поля при протоке жидкости.

При движении жидкости относительно электрода двойной электрический слой частично срывается потоком, что приводит к колебаниям напряжения в измерительной цепи [39]. В результате электролиза на электродах выделяется газ, что увеличивает нестабильность электродных потенциалов.

Скорость разряда ионов на электродах ограничена, и при прохождении тока у электродов увеличивается концентрация ионов противоположных знаков. Происходит дополнительная поляризация электродов, что приводит к изменению разности потенциалов.

Любые факторы, которые оказывают влияние на массообмен-ные процессы в пограничной области, могут нарушать состояние электрического равновесия пограничных слоев и способствовать возникновению электрического тока и изменению разности потенциалов между электродами.

Для плоской пластинки в ламинарном потоке значение тангенциального электрического поля [85]

Еу = Ь 11гф, (2.18)

Де бдв - эффективная толщина двойного слоя; - дзета-потенциал;

fe = 1.328 (т1рК)/

- сила трения, отнесенная к единичной площадке по касательной к поверхности раздела фаз.

Если один из двух плоских электродов совершает колебания с частотой О) и электроды находятся на расстоянии / друг от друга,

Рис. 2.5. Схема регистрации разности потенциалов при движении электродов.

I - кювета; 2 - электролит: 3 - электроды; 4 - диэлектрическая пластина; 5-пазы для электродов; УПТ - усилитель постоянного тока; Н-39 - самописец.

то у неподвижного электрода возникает напряженность поля, зависящая от (В, б и других параметров. Согласно теоретическому расчету, возникающий gradu при V=l см/с равен 0,3 мВ/м. Для границы воздух-вода при относительном перемещении последних получено выражение [85]

£ = 2 10-*рК6дв/Се е, (2.19)

где р - плотность воздуха; V - его скорость относительно воды. Так, при V=2 м/с, £j,0,5 мВ/м. Теоретические выводы [85] справедливы лишь для ламинарного режима.

Иллюстрацией электрических эффектов, возникающих в электродах при гидродинамических возмущениях в жидкости, могут служить наши эксперименты, описанные в п. 1.3, а также следующий пример.

В кювету, заполненную водным раствором 1 н CuS04, вводились два игольчатых электрода из меди. Схема опыта приведена на рис. 2.5. Игольчатые электроды представляли собой медные провода в лаковой изоляции диаметром 0,8 мм. Концы, опущенные в электролит, зачищены от лака. Глубина погружения их 5 мм. Расположены электроды симметрично на расстоянии 5 мм от стенок ванны, крепятся в отверстия планки из оргстекла. Так как глубина раствора 7 мм, то игольчатые электроды и их чувствительная часть погружены почти до дна кюветы. Выводы от электродов подключались к усилителю напряжения с высоким входным

сопротивлением, сигнал регистрировался на самописце Н-39. Эксперименты показали следующее: между электродами возникает разность потенциалов порядка 1 мВ. При механическом перемещении на расстояние ±1 мм одного из электродов и неподвижном втором возникает положительный импульс, а при движении другого-отрицательный (рис. 2.6). Аналогичный эффект имеет место

Рис. 2.6. Осциллограммы записи ЭДС при последовательном перемещении электродов.

и при механическом возбуждении потоков диэлектрической палочкой вблизи электродов.

2.2. Гидродинамическая неустойчивость капель и струй в электрических полях

Особенности электрогидродииамических эффектов в водных электролитах. Наличие в атмосфере электрических явлений обусловливает большой интерес к исследованию электрогидродинамических эффектов не только в средах низкой проводимости [76, 117], которые являются обычным объектом электрогидродннами-ческих исследований, но и к поведению капель воды и струй в электрических полях.

Движение жидкости и плотности возникающих токов описываются уравнениями:

[dWIdt + (V V) V] = - V р Ч- pg -t- п AV + !эгд. (2.20)

j = aE + <7V-f а(8Е)Э, (2.21)

!эгд = <7Е-AfVe, (2.22)

где 1эгд-представляет собой общепринятую формулу для плотности электрических пондеромоторных сил в жидком диэлектрике, причем первый член - это сила, действующая на единицу объема электрически заряженного жидкого диэлектрика (вектор), второй - сила, обусловленная неоднородностью по е и Е, в результате которой диэлектрик стремится двигаться в область с большей