Ionvind - Ion wind

Et elektrostatisk hjul, eller koronasnurr, festet til en liten Wimshurst-maskin (elektrostatisk generator) er vist stasjonær og roterende

Ionvind , ionisk vind , koronavind eller elektrisk vind er luftstrømmen indusert av elektrostatiske krefter knyttet til koronautladning som oppstår ved spissene til noen skarpe ledere (for eksempel punkter eller kniver) utsatt for høy spenning i forhold til bakken. Ionvind er et elektrohydrodynamisk fenomen. Ionvindgeneratorer kan også betraktes som elektrohydrodynamiske thrustere .

Begrepet "ionisk vind" betraktes som en feilbetegnelse på grunn av misforståelser om at bare positive og negative ioner primært var involvert i fenomenet. En studie fra 2018 fant at elektroner spiller en større rolle enn de negative ionene i den negative spenningsperioden. Som et resultat har begrepet "elektrisk vind" blitt foreslått som en mer nøyaktig terminologi.

Dette fenomenet brukes nå i et MIT ionisk vindplan , det første solid state-planet, utviklet i 2018.

Historie

B. Wilson i 1750 demonstrerte rekylkraften knyttet til samme koronautslipp, og forløperen til ionepropelleren var koronautladningshjulet. Koronautladningen fra den fritt roterende hjulhjularmen med ender bøyd til skarpe punkter gir luften en romladning som avviser punktet fordi polariteten er den samme for punktet og luften.

Francis Hauksbee , kurator for instrumenter for Royal Society of London , gjorde den tidligste rapporten om elektrisk vind i 1709. Myron Robinson fullførte en omfattende litteraturoversikt og litteraturgjennomgang i løpet av 1950-tallet igjen av interesse for fenomenene.

I 2018 brukte forskere fra Sør-Korea og Slovenia Schlieren-fotografering for å eksperimentelt bestemme at elektroner, i tillegg til ioner, spiller en viktig rolle i å generere ionisk vind. Studien var den første som ga direkte bevis for at den elektrohydrodynamiske kraften som er ansvarlig for den ioniske vinden, er forårsaket av en ladet partikkeldrag som oppstår når elektronene og ionene skyver de nøytrale partiklene bort.

I 2018 bygde og fløy et team av MIT- forskere det aller første prototypeplanet som ble drevet av ionisk vind.

Mekanisme

Netto elektriske ladninger på ledere, inkludert lokale ladningsfordelinger forbundet med dipoler, ligger helt på den ytre overflaten (se Faraday-buret ), og har en tendens til å konsentrere seg mer om skarpe punkter og kanter enn på flate overflater. Dette betyr at det elektriske feltet generert av ladninger på et skarpt ledende punkt er mye sterkere enn feltet som genereres av den samme ladningen som ligger på et stort glatt sfærisk ledende skall. Når denne elektriske feltstyrken overstiger det som kalles CIV-gradienten (corona discharge inception voltage), ioniserer den luften rundt spissen, og en liten svak lilla plasmastråle kan sees i mørket på den ledende spissen. Ionisering av de nærliggende luftmolekylene resulterer i generering av ioniserte luftmolekyler med samme polaritet som den ladede spissen. Deretter avviser spissen den like ladede ioneskyen, og ioneskyen utvides umiddelbart på grunn av frastøting mellom ionene selv. Denne frastøtningen av ioner skaper en elektrisk "vind" som kommer fra spissen, som vanligvis ledsages av en susende lyd på grunn av endringen i lufttrykket ved spissen. En motsatt kraft virker på spissen som kan trekke seg tilbake hvis den ikke er tett til bakken.

En vaneløs ionvindgenerator utfører den inverse funksjonen ved å bruke omgivende vind for å flytte ioner som samles opp og gir elektrisk energi.

Se også

Referanser

Eksterne linker

• Plasma fremdrift i rommet