Ion viento , el viento iónico , viento coronal o viento eléctrico es el flujo de aire inducido por las fuerzas electrostáticas vinculados a la descarga de corona que surgen en las puntas de algunos conductores puntiagudos (como puntos o cuchillas) sometido a alta tensión con respecto a tierra. El viento iónico es un fenómeno electrohidrodinámico . Los generadores eólicos de iones también pueden considerarse propulsores electrohidrodinámicos .
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El término "viento iónico" se considera un nombre inapropiado debido a la idea errónea de que solo los iones positivos y negativos estaban involucrados principalmente en el fenómeno. Un estudio de 2018 encontró que los electrones juegan un papel más importante que los iones negativos durante el período de voltaje negativo. Como resultado, se ha sugerido el término "viento eléctrico" como una terminología más precisa. [1]
Este fenómeno ahora se utiliza en un avión de viento iónico del MIT , el primer avión de estado sólido, desarrollado en 2018.
Historia
B. Wilson en 1750 [2] demostró la fuerza de retroceso asociada a la misma descarga de corona y el precursor del propulsor de iones fue el molinete de descarga de corona. [3] La descarga de corona del brazo del molinete que gira libremente con los extremos doblados en puntas afiladas [4] [5] le da al aire una carga espacial que repele la punta porque la polaridad es la misma para la punta y el aire. [6] [7]
Francis Hauksbee , curador de instrumentos de la Royal Society de Londres , realizó el primer informe sobre el viento eléctrico en 1709. [8] Myron Robinson completó una extensa bibliografía y revisión de la literatura durante el resurgimiento del interés por el fenómeno en la década de 1950. [9]
En 2018, investigadores de Corea del Sur y Eslovenia utilizaron la fotografía de Schlieren para determinar experimentalmente que los electrones, además de los iones, juegan un papel importante en la generación de viento iónico. El estudio fue el primero en proporcionar evidencia directa de que la fuerza electrohidrodinámica responsable del viento iónico es causada por un arrastre de partículas cargadas que ocurre cuando los electrones e iones empujan las partículas neutras.
En 2018, un equipo de investigadores del MIT construyó y voló con éxito el primer avión prototipo propulsado por viento iónico. [10]
Mecanismo
Las cargas eléctricas netas en los conductores, incluidas las distribuciones de carga locales asociadas con los dipolos, residen completamente en su superficie externa (ver jaula de Faraday ) y tienden a concentrarse más alrededor de puntos y bordes afilados que en superficies planas. Esto significa que el campo eléctrico generado por las cargas en un punto conductor puntiagudo es mucho más fuerte que el campo generado por la misma carga que reside en una gran capa conductora esférica lisa. Cuando esta fuerza de campo eléctrico excede lo que se conoce como gradiente de voltaje de inicio de descarga de corona (CIV), ioniza el aire alrededor de la punta y se puede ver un pequeño chorro de plasma púrpura en la oscuridad en la punta conductora. La ionización de las moléculas de aire cercanas da como resultado la generación de moléculas de aire ionizadas que tienen la misma polaridad que la de la punta cargada. Posteriormente, la punta repele la nube de iones con carga similar, y la nube de iones se expande inmediatamente debido a la repulsión entre los propios iones. Esta repulsión de iones crea un "viento" eléctrico que emana de la punta, que suele ir acompañado de un silbido debido al cambio en la presión del aire en la punta. Una fuerza opuesta actúa sobre la punta que puede retroceder si no está pegada al suelo.
Un generador de viento de iones sin paletas realiza la función inversa, utilizando el viento ambiental para mover los iones, que se recogen produciendo energía eléctrica.
Ver también
Referencias
- ^ Zyga, Lisa (7 de febrero de 2018). "¿Qué causa el viento iónico?" . Phys.org . Consultado el 27 de agosto de 2018 .
- ^ DIVISIÓN DE INGENIERÍA: ASPECTOS DE INGENIERÍA DE ELECTROGASDINÁMICA * - por MC Gourdine - 1968 - Transacciones de la Academia de Ciencias de Nueva York - Wiley Online Library
- ^ Demo 41-06 Pinwheel - Video Encyclopedia of Physics Demonstrations Archivado el 16 de abril de 2014 en la Wayback Machine.
- ^ Molinete electrostático: Van de Graaff hace girar el molinete - Demostraciones de conferencias - UC Berkeley Physics
- ^ Diversión con electricidad estática, condado de Elliott 4H - Science Fun, Inc. - Alan Kuehner (ret.) Brookhaven National Laboratory
- ^ Molinete eléctrico - Reserva de demostración de la Universidad de Indiana
- ^ Molinete electrostático, europeo, finales del siglo XIX - The Bakken - Una biblioteca y museo de la electricidad en la vida Archivado el 16 de abril de 2014 en la Wayback Machine.
- ^ Robinson, M. (mayo de 1962). Historia del viento eléctrico. Revista estadounidense de física , 30 (5), 366-372.
- ^ Robinson, M. (1960, 8 de junio). Movimiento de aire en el viento eléctrico de la descarga de corona. (AD0262830)
- ^ Chu, Jennifer (21 de noviembre de 2018). "Los ingenieros del MIT vuelan el primer avión sin partes móviles" . Noticias del MIT . Consultado el 21 de noviembre de 2018 .
enlaces externos
- Propulsión de plasma en el espacio