Силы, действующие на частицу в электрическом поле

Движение частиц по электроду и после отрыва от него определяется равнодействующей всех сил, приложенных к частице: силы сопротивления среды, адгезии, трения, центробежной, зеркального отражения, пондеромоторной, электростатической и др.

Сила зеркального отображения проявляется при прохождении частицы вблизи проводящего электрода или же на самом электроде. По закону Кулона [6]

где F₃ — сила зеркального отображения; q_ocT — остаточный заряд на частице;

d — расстояние от частицы до поверхности электрода;

е₀, е — диэлектрическая проводимость вакуума и частицы.

Пондеромоторная сила обусловлена поляризацией диэлектрика в неоднородном электрическом поле, объемом частицы, соотношением диэлектрических проницаемостей частицы (е_ч) и среды (s_c).

Электростатическая сила возникает при взаимодействии заряженной частицы с полем, т.е.

где q₄ — заряд частицы; Е — напряженность поля.

Главной характеристикой электрического поля является напряженность Е:

где F— сила, действующая на единичный положительный заряд q.

По градиенту напряженности поля могут быть однородными и неоднородными. Единица напряженности электрического поля — вольт на метр (В/м), а градиент напряженности — вольт на квадратный метр (В/м²).

В электрических сепараторах используются однородные (градиент Е= О) и неоднородные (градиент Е> О) электрические поля. Степень неоднородности электрического поля изменяют конфигурацией электродов и их геометрическими размерами.

Среди сильно неоднородных полей особое место занимает поле коронного разряда, которое образуется парами электродов: провод-плоскость, провод-барабан. Для коронного разряда характерна ионизация воздуха у коронирующего электрода. Ионы противоположного знака движутся к коронирующему электроду и отдают свой заряд. Ионы одинакового знака движутся к противоположному плоскому электроду и осаждаются на нем. Такой электрод называют осадительным.