Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі
To simulate the electrokinetic processes in weakly-conducting dielectric media, the Taylor–Melcher leaky-dielectric model is widely used, though its applicability conditions are unknown. To define them, the electric-potential distributions inside and outside a dielectric sphere placed in an electric...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Publishing house "Academperiodika"
2020
|
| Online Zugang: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020024 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| _version_ | 1863131356198862848 |
|---|---|
| author | Datsyuk, V. V. Pavlyniuk, O. R. |
| author_facet | Datsyuk, V. V. Pavlyniuk, O. R. |
| author_sort | Datsyuk, V. V. |
| baseUrl_str | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2020-06-11T13:51:23Z |
| description | To simulate the electrokinetic processes in weakly-conducting dielectric media, the Taylor–Melcher leaky-dielectric model is widely used, though its applicability conditions are unknown. To define them, the electric-potential distributions inside and outside a dielectric sphere placed in an electric field are determined, by assuming the sphere and the environment are weakly conducting and by considering the electric and diffusion interfacial currents and the surface-charge decay. Earlier, an electric-field characteristic of a dielectric sphere, for example, the real part of the Clausius–Mossotti factor found for a direct current (DC) field was commonly thought to be a single-valued function of two parameters, the conductivities of the sphere and the environment. Now, it depends on a larger number of parameters and, in the dc case, can range from the perfect-dielectric to perfect-conductor values even for a particle of a good insulator. Using the proposed theory, a variety of the experimental results on the electrohydrodynamic (EHD) fluid circulation and dielectrophoretic (DEP) motion of microparticles in the dielectric drops are explained for the first time or in a new way. The dielectrophoretic inflection and cross-over frequencies are defined allowing for the decay of the surface charge. A dependence of the effective conductivity of a sphere on the angular field distribution is predicted for the first time. |
| doi_str_mv | 10.15407/ujpe65.6.521 |
| first_indexed | 2025-10-02T01:17:01Z |
| format | Article |
| id | ujp2-article-2020024 |
| institution | Ukrainian Journal of Physics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2025-10-02T01:17:01Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Publishing house "Academperiodika" |
| record_format | ojs |
| spelling | ujp2-article-20200242020-06-11T13:51:23Z The Role of Surface-Charge Transport in Electrohydrodynamics and Electromechanics of a Dielectric Sphere Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі Datsyuk, V. V. Pavlyniuk, O. R. dielectrophoresis electrohydrodynamics leaky-dielectric model - To simulate the electrokinetic processes in weakly-conducting dielectric media, the Taylor–Melcher leaky-dielectric model is widely used, though its applicability conditions are unknown. To define them, the electric-potential distributions inside and outside a dielectric sphere placed in an electric field are determined, by assuming the sphere and the environment are weakly conducting and by considering the electric and diffusion interfacial currents and the surface-charge decay. Earlier, an electric-field characteristic of a dielectric sphere, for example, the real part of the Clausius–Mossotti factor found for a direct current (DC) field was commonly thought to be a single-valued function of two parameters, the conductivities of the sphere and the environment. Now, it depends on a larger number of parameters and, in the dc case, can range from the perfect-dielectric to perfect-conductor values even for a particle of a good insulator. Using the proposed theory, a variety of the experimental results on the electrohydrodynamic (EHD) fluid circulation and dielectrophoretic (DEP) motion of microparticles in the dielectric drops are explained for the first time or in a new way. The dielectrophoretic inflection and cross-over frequencies are defined allowing for the decay of the surface charge. A dependence of the effective conductivity of a sphere on the angular field distribution is predicted for the first time. Для моделювання електрокiнетичних процесiв у слабопровiдних дiелектричних середовищах широко використовують модель неiдеального дiелектрика Тейлора–Мелчера, хоча умови ї ї застосування невiдомi. Для визначення цих умов знайдено розподiл електричного потенцiалу всерединi i зовнi дiелектричної кулi в електричному полi у припущеннi, що куля i зовнiшнє середовище є поганими провiдниками струму, а також iз врахуванням електричних i дифузiйних поверхневих струмiв та розпаду поверхневого заряду. Ранiше будь-яка характеристика електричного поля дiелектричної кулi, зокрема, реальна частина фактора Клаузiуса–Моссоттi, знайдена для поля сталого струму, як правило, вважалася однозначною функцiєю двох параметрiв, а саме, провiдностей кулi та зовнiшнього середовища. У нас ця величина залежить вiд бiльшої кiлькостi параметрiв i, у випадку сталого струму, може змiнюватися вiд значення, визначеного для iдеального-дiелектрика, до значення iдеально провiдника, навiть для частинки гарного iзолятора. Використовуючи пропоновану теорiю, рiзноманiтнi експериментальнi результати щодо електрогiдродинамiчної (ЕГД) циркуляцiї рiдини та дiелектрофорезу (ДЕФ) мiкрочастинок у дiелектричних краплях ми пояснюємо вперше або по-новому. Частоти iнверсiї та перегину дiелектрофорезу визначено з урахуванням затухання поверхневого заряду. Вперше передбачено залежнiсть ефективної провiдностi кулi вiд кутового розподiлу поля. Publishing house "Academperiodika" 2020-06-09 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020024 10.15407/ujpe65.6.521 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 65 No. 6 (2020); 521 Український фізичний журнал; Том 65 № 6 (2020); 521 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe65.6 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020024/1626 Copyright (c) 2020 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| spellingShingle | Datsyuk, V. V. Pavlyniuk, O. R. Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| title | Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| title_alt | The Role of Surface-Charge Transport in Electrohydrodynamics and Electromechanics of a Dielectric Sphere |
| title_full | Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| title_fullStr | Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| title_full_unstemmed | Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| title_short | Роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| title_sort | роль транспорту поверхневого заряду в електрогідродинаміці та електромеханіці діелектричної кулі |
| topic_facet | dielectrophoresis electrohydrodynamics leaky-dielectric model - |
| url | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020024 |
| work_keys_str_mv | AT datsyukvv theroleofsurfacechargetransportinelectrohydrodynamicsandelectromechanicsofadielectricsphere AT pavlyniukor theroleofsurfacechargetransportinelectrohydrodynamicsandelectromechanicsofadielectricsphere AT datsyukvv rolʹtransportupoverhnevogozarâduvelektrogídrodinamícítaelektromehanícídíelektričnoíkulí AT pavlyniukor rolʹtransportupoverhnevogozarâduvelektrogídrodinamícítaelektromehanícídíelektričnoíkulí AT datsyukvv roleofsurfacechargetransportinelectrohydrodynamicsandelectromechanicsofadielectricsphere AT pavlyniukor roleofsurfacechargetransportinelectrohydrodynamicsandelectromechanicsofadielectricsphere |