密立根油滴条件的Mathematica图示

本分析了密立根油滴实验中可分辨基本电荷数目的油滴电量最大误差,并借助数学软件Mathematica作出油滴电量、油滴电量误差和基本电荷误差等曲线图。再分析曲线图得出油滴条件的直观图示。此图示为密立根油滴实验提供了很好的油滴选取依据。     

密立根实验所用油滴粘滞系数对电子电量测量精确度影响规律的研究

本实验选取三种不同粘滞系数的油滴对密立根实验中影响电子电量测量精确度的物理因素、规律及其机制进行了研究.发现测量相对误差及其分布范围随油滴粘滞系数的增加而减少,随油滴下落时间的增加而增加.前者归因于油滴粘滞系数大,造成油滴体积、表面积、摩擦力增大,从而带电量大;后者归因于布朗运动对油滴下落时间测量产生的误差.     

基于调制场方法的密立根油滴实验

物理实验教学中常用测量方法的局限性,导致密立根油滴实验仅能满足定性或半定量分析的教学要求.通过在平衡电场上叠加一低频调制电场共同作用的实验技术改造,可以有效、准确地测量油滴荷电量和半径.根据调制电场中荷电油滴的动力学分析所获得的理论公式,阐明了调制场技术的实验操作及测量方法.由于该方法能有效地提高实验测量效率,因此有助于获得更多数据进行实验结果定量分析.     

倒算法与测量不确定度

在密立根油滴实验中如果采用倒算法来计算电子电量，所选定的油滴的电量要受到测量不确定度的限制，本对该问题进行了较详细的讨论。     

密里根油滴:手机录像、系统校正与平衡电压

比较了平衡电压的静态法与动态法,证明动态法才是合理的测量方法。使用通用大学物理密立根油滴实验装置,通过手机录像、逐帧读取的方法减小了时间误差,采用螺旋测微器测量了极板间距,利用测微尺校准了下落距离,结合室内温湿度测量和腔室升温测量对空气黏度系数相关的电量误差进行了温湿度校正,并采用改进的动态法测量了平衡电压。分析表明上述手段的综合运用才保证了测量的准确性。油滴参数的选择范围得以拓展:平衡电压降至40 V,下落时间降至7 s。     

密立根油滴实验数据处理的多重差值法

利用多层次作差和求平均的多重差值法改进了密立根油滴电量逐项相减法.多重差值法既保留了油滴电量逐项相减法简单直观而且易于得到电荷不连续性的优点,又克服了其一般情况下得到的基本电荷电量测量值偏小的缺点.     

密立根油滴实验问题三则

密立根油滴实验在教学上依然存在诸多问题,比如元电荷的测量值偏差较大、元电荷的“目标函数法”求解方法问题以及油滴仪上紫外灯的使用等,若处理不好,会影响教学效果.本文认为元电荷的测量值偏差较大与显微镜分划板的准确性有关,也与实验者没有对油滴像调焦有关.“目标函数法”求解元电荷精度较高,本文对此用法进行了梳理,澄清了难点.紫外灯不能仅仅做为改变油滴电量的手段,本文从初始带有一个元电荷的油滴开始,通过测量每次电离之后的平衡电压,用电压的比值可以直观地证明电量量子化.     

密立根油滴实验再认识

密立根油滴实验用于证明电荷量子化是合适的,但要将电荷量测量准确就不容易了,需要克服诸多实验上的困难,很多人借助"后期算法"进行修饰.油滴的布朗运动是一个重要因素,它对油滴平衡电压和下落时间都有影响,若合理应对,还是能改善测量的准确性,再结合电量-编号作图法,可以简洁地证明电荷量子化,并求得元电荷较为准确的值.本文还分析...     

密立根油滴实验数据的计算机处理

本文主要给出了利用VB编制的处理密立根油滴实验数据的程序,解决了数据处理的复杂计算的问题,利用该程序软件处理测定的电子电量值与标称值符合得较好,使该实验可以作为综合实验安排．     

密立根油滴实验中油滴带电荷数的辅助分析

本根据密立根油滴实验中计算油滴带电量的公式，利用Matlab编程，分析油滴带电量与油滴下落时间和平衡电压的关系，得到多重曲线，根据曲线可以简洁直观的判断油滴的带电荷数，为选择合适的油滴提供了理论上的判断依据。     

用于动态微粒场分析的离轴全息技术

本文描述了采用离轴全息方法测量柴油机动态油喷雾场的实验方法和原理,并讨论了油颗粒的半透明性以及判焦和密度限制等几方面的问题.     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

电场对协流式微流控装置中乳液液滴生成行为的调控机理

建立了直流电场作用下协流式微流控装置中单乳液液滴乳化生成过程的非稳态理论模型,并开展了数值模拟研究,揭示了电场对液滴乳化生成动力学行为的调控机理,阐明了流场/电场参数对液滴乳化生成特性的影响规律.研究结果表明:沿流体流动方向施加静电场可在电物性参数不同的两相流体界面法线方向上产生指向内相流体的电场力,进而强化了内相流体界面的颈缩和断裂,提升了液滴生成速率和形变程度,减小了液滴生成尺寸;在同一毛细数下,随着电毛细数的增大,乳液乳化流型由每周期仅有单一液滴生成的滴式流型转变为每周期有一个主液滴并伴随有卫星液滴生成的滴式流型;随着毛细数和电毛细数的增大,黏性拖曳力以及电场力作用增强,使内相流体颈缩过程后期更容易形成细长型液线,从而有助于诱发液线上产生Rayleigh-Plateau不稳定现象,继而促进卫星液滴的形成.     

Emulsification by high frequency ultrasound using piezoelectric transducer: Formation and stability of emulsifier free emulsion

Emulsifier free emulsion was developed with a new patented technique for food and cosmetic applications. This emulsification process dispersed oil droplets in water without any emulsifier. Emulsions were prepared with different vegetable oil ratios 5%, 10% and 15% (v/v) using high frequency ultrasounds generated by piezoelectric ceramic transducer vibrating at 1.7 MHz. The emulsion was prepared with various emulsification times between 0 and 10 h. Oil droplets size was measured by laser granulometry. The pH variation was monitored; electrophoretic mobility and conductivity variation were measured using Zêtasizer equipment during emulsification process. The results revealed that oil droplets average size decreased significantly (p < 0.05) during the first 6 h of emulsification process and that from 160 to 1 μm for emulsions with 5%, 10% and from 400 to 29 μm for emulsion with 15% of initial oil ratio.For all tested oil ratios, pH measurement showed significant decrease and negative electrophoretic mobility showed the accumulation of OH⁻ at oil/water interface leading to droplets stability in the emulsion. The conductivity of emulsions showed a decrease of the ions quantity in solution, which indicated formation of positive charge layer around OH⁻ structure. They constitute a double ionic layer around oil particles providing emulsion stability. This study showed a strong correlation between turbidity measurement and proportion of emulsified oil.     

正极性纳秒脉冲电压下变压器油中流注放电仿真研究

建立了二维轴对称流体模型, 仿真研究了正极性纳秒脉冲电压下变压器油中针-板电极流注放电的起始与发展过程, 得到了不同的外施电压幅值、脉冲上升沿时间与电极间隙距离下油中流注放电的形貌、 电场强度与空间电荷密度分布等. 仿真结果表明: 空间电荷加强了流注头部前方电场, 使流注通道更易于向前推进, 形成"电离波"; 随着外施电压幅值升高, 流注发展的平均速度显著变大; 较陡的脉冲上升沿形成的放电半径较大, 对应的最大电场强度值变小; 随着电极间隙距离的增加, 流注发展平均速度变快. 仿真显示纳秒脉冲下放电中油温无明显升高, 表明此类放电过程没有明显的油气化现象. 我们认为, 场致电离是油中带电粒子产生的主导机制; 空间电荷效应增强流注前方电场使得电离进一步发展, 最终导致击穿. 本研究有助于加深对变压器油中放电起始、发展直至击穿过程的认识以及对液体电介质中电离机制的理解. 关键词： 变压器油 流体模型 流注放电 空间电荷效应     

计算机编程在密立根油滴实验中的应用简

用直线函数拟合了环境温度与空气粘滞系数的关系,并利用VisualBasic编写了密立根油滴实验的数据处理程序,提高了计算油滴带电量的准确性。利用VisualBasic程序的可视化界面形式体现,简化了数据处理过程。利用Origin软件对实验数据进行处理,直观显示了平衡电压、下落时间与油滴所带电荷数的关系。     

Nucleation of water and methanol droplets on cations and anions: the sign preference

The barrier height to cation- and anion-induced nucleation to produce water and methanol droplets are calculated by means of an umbrella-sampling Monte Carlo method. The computer simulation corroborates the century-old finding of Wilson that the anion is a better nucleator to produce water droplets than the cation having the same magnitude of charge, even without the presence of external electric field. The simulation also shows that the cation is a better nucleator to produce methanol droplets than the anion.     

Electro-hydrodynamic behavior and interface instability of double emulsion droplets under high electric field

Dynamics of multiphase flow under high voltage has attracted extensive research interests due to its wide industrial applications. In this paper, numerical solution of electro-hydrodynamic behavior and interface instability of double emulsion droplet is presented. Level set method and leaky dielectric model coupled with Navier-Stokes equation are used to solve the electro-hydrodynamic problem. The method is validated against the theoretical analysis and the simulation results of the other researchers. Double emulsion droplet with inner droplet (core) and outer droplet (shell) phases immersed in continuous phase is subjected to high electric field. Shell/continuous and core/shell interfaces of the droplet undergo prolate-oblate or oblate-prolate deformation depending on the extent of the penetration of electric potential and sense of charge distribution at the interfaces. The deformation of the shell deviates from theory at larger volume fraction of core for oblate-prolate case whereas it follows theory for prolate-oblate case. The interfaces showing oblate-prolate deformation split at the poles whereas, for prolate-oblate, they split away along the equator. The re-union of the interfaces under high electric field results with production of daughter droplet at the core. The large decrease in critical electric field for oblate-prolate case shows their less interface stability at larger volume fraction of core. When the core is eccentric, the electric field drives it towards the shell center or to the shell/continuous interface depending on electrical parameters. The study is beneficial in understanding the electro-hydrodynamic behavior of emulsion droplets and efficient design of related industrial processes.