Эффект Бифельда — Брауна

Эффект Бифельда — Брауна — электрическое явление возникновения ионного ветра, который передаёт свой импульс окружающим нейтральным частицам. Впервые был открыт Паулем Альфредом Бифельдом (англ.) (Германия) и Томасом Таусендом Брауном (англ.) (США). Явление также известно под названием электрогидродинамики по аналогии с магнитогидродинамикой.

Открытие

Физиком Таунсендом Брауном в 1921 году было сделано открытие, что система из тонкого или острого и широкого плоского электродов (он использовал рентгеновскую трубку) под действием высокого напряжения пытается сдвинуться в направлении тонкого электрода.

Описание эффекта

Явление основано на коронном разряде в сильных электрических полях, что приводит к ионизации атомов воздуха вблизи острых и резких граней. Обычно используется пара из двух электродов, один из которых тонкий или острый, вблизи которого напряженность электрического поля максимальна и может достигать значений, вызывающих ионизацию воздуха, и более широкий с плавными гранями (в т. н. лифтерах обычно используется тонкая проволока и металлическая фольга, соответственно). Явление происходит при напряжении между электродами в десятки киловольт, вплоть до мегавольт. Наибольшая эффективность явления достигается при напряжениях порядка 1 кВ на 1 мм воздушного зазора между электродами, то есть при напряженностях электрического поля чуть ниже, чем начало электрического пробоя воздушного зазора. Если между электродами возникает пробой, обычно в виде шнурового разряда, эффект пропадает (так как разряд сам превращает газ в ионы и напряжение на электродах равно падению напряжения на разряде). Вблизи тонкого электрода возникает ионизация атомов воздуха (кислорода в случае отрицательного напряжения на этом контакте, азота в случае положительного). Полученные ионы начинают двигаться к широкому электроду, сталкиваясь с молекулами окружающего воздуха и отдавая им часть своей кинетической энергии, превращая молекулы либо в ион, либо передавая им дополнительное ускорение (ударная ионизация). Создаётся поток воздуха от тонкого электрода к широкому, которого оказывается достаточно, чтобы поднять в воздух лёгкую летающую модель, которую называют лифтером или ионолётом, что нередко используется для эффектных научных демонстраций. Возникающая сила тяги <math>F=\frac{Id}{k}</math>, где I — ток между электродами, d — ширина диэлектрического зазора и k — подвижность ионов данного типа в данной среде (порядка 2·10<math>^{-4}\frac{m^2}{Vs}</math> в воздухе при нормальных условиях).

В вакууме эффект исчезает.

Применение

Эффект Бифельда - Брауна применяется в люстре Чижевского, и похожих на неё конструкциях. Часто так же его явление и основанные на нём летающие модели нередко используются различными теориями альтернативной науки (электрогравитация, фантастические технологии НЛО, секретные эксперименты правительств разных стран и т. п.). Получаемые в ходе экспериментов значения подъёмной силы или силы тяги ионного двигателя неплохо согласуются с теоретическими значениями, полученными для описанной выше физической модели.

Для проверки теории проводились эксперименты в условиях низких давлений и в вакууме, при отсутствии газовой среды эффект исчезает, при низких давлениях он наблюдается при напряжениях ниже начала электрического пробоя газа.

Разрушители легенд также производили проверку. В вакууме лифтер не работает.

Патенты

Патенты, выданные на имя Брауна:

• [l2.espacenet.com/espacenet/bnsviewer?CY=ep&LG=en&DB=EPD&PN=GB300311&ID=GB++++300311A++I+ GB300311] — Способ, аппарат или машина для производства силы или движения
• [www.google.com/patents/US1974483 U.S. Patent 1 974 483] — Электростатический мотор (1934-09-25)
• [www.google.com/patents/US2949550 U.S. Patent 2 949 550] — Электрокинетический аппарат (1960-08-16)
• [www.google.com/patents/US3018394 U.S. Patent 3 018 394] — Электрокинетический аппарат (1962-01-23)
• [www.google.com/patents/US3022430 U.S. Patent 3 022 430] — Электрокинетический генератор (1962-02-20)
• [www.google.com/patents/US3187206 U.S. Patent 3 187 206] — Электрокинетический аппарат (1965-06-01)
• [www.google.com/patents/US3196296 U.S. Patent 3 196 296] — Электрический генератор (1965-07-20)

См. также

• Ионный двигатель

Ссылки

• [mythbuster.ru/vypusk-68.html Выпуск № 68], Разрушители легенд
• Tajmar, M. (2004). [pdf.aiaa.org/jaPreview/AIAAJ/2004/PVJA9095.pdf Biefeld-Brown Effect: Misinterpretation of Corona Wind Phenomena], American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, [archive.is/20130223083029/www.aiaa.org/content.cfm?pageid=406&gTable=jaPaper&gid=9095 42: 315], DOI:10.2514/1.9095.
• [archive.is/20130224104539/www.aiaa.org/content.cfm?pageid=406&gTable=JAPaperImportPre97&gid=4302 Ion-neutral propulsion in atmospheric media], Christenson, E. A.; Moller, P. S., AIAA Journal, 2004, vol. 5, issue 10, pp. 1768–1773. DOI:10.2514/3.4302.
• [www.wired.com/wired/archive/11.08/pwr_antigravity_pr.html Clive Thompson, The Antigravity Underground, «Wired», 11.08.2003.]
• [n-t.ru/tp/ns/eb.pdf Валерий Делямуре, Эффект Брауна: экспериментальное подтверждение, электронная библиотека «Наука и техника».]
• [www.ttbrown.com/ Defying Gravity: The Parallel Universe of T. Townsend Brown] — authorized biography on T. Townsend Brown
• [dir.salon.com/story/books/review/2002/08/05/zero_gravity/index.html The Hunt for Zero Point] — book by Jane’s Aviation editor Nick Cook
• Buehler D.R., Journal of Space Mixing, April 2004, vol. 2, pp. 1–22, [www.space-mixing-theory.com/abstract2.htm Exploratory Research on the Phenomenon of the Movement of High Voltage Capacitors]. Space-mixing-theory.com. Проверено 14 сентября 2010. [www.webcitation.org/67WFQ0D8i Архивировано из первоисточника 9 мая 2012].
• Vassilatos G. Lost Science. — Adventures Unlimited Press. — ISBN 0-932813-75-5.
• [arxiv.org/abs/physics/0211001 Thomas B. Bahder, Chris Fazi, Force on an Asymmetric Capacitor], arXiv: physics/0211001.

Эффект электрогидродинамика

• [blazelabs.com/l-intro.asp Blaze Labs Research: What is an EHD thruster?] — Introduction on EHD thrusters, ionocrafts, lifters and lots of related information
• [gltrs.grc.nasa.gov/reports/2004/CR-2004-213312.pdf NASA: Asymmetrical Capacitors for Propulsion] (PDF)
• [arxiv.org/abs/physics/0211001 Army Research Laboratory, Thomas B. Bahder:Force on an Asymmetric Capacitor]

Отрывок, характеризующий Эффект Бифельда — Брауна

Князь Андрей остановился в Брюнне у своего знакомого, русского дипломата .Билибина.
– А, милый князь, нет приятнее гостя, – сказал Билибин, выходя навстречу князю Андрею. – Франц, в мою спальню вещи князя! – обратился он к слуге, провожавшему Болконского. – Что, вестником победы? Прекрасно. А я сижу больной, как видите.
Князь Андрей, умывшись и одевшись, вышел в роскошный кабинет дипломата и сел за приготовленный обед. Билибин покойно уселся у камина.
Князь Андрей не только после своего путешествия, но и после всего похода, во время которого он был лишен всех удобств чистоты и изящества жизни, испытывал приятное чувство отдыха среди тех роскошных условий жизни, к которым он привык с детства. Кроме того ему было приятно после австрийского приема поговорить хоть не по русски (они говорили по французски), но с русским человеком, который, он предполагал, разделял общее русское отвращение (теперь особенно живо испытываемое) к австрийцам.
Билибин был человек лет тридцати пяти, холостой, одного общества с князем Андреем. Они были знакомы еще в Петербурге, но еще ближе познакомились в последний приезд князя Андрея в Вену вместе с Кутузовым. Как князь Андрей был молодой человек, обещающий пойти далеко на военном поприще, так, и еще более, обещал Билибин на дипломатическом. Он был еще молодой человек, но уже немолодой дипломат, так как он начал служить с шестнадцати лет, был в Париже, в Копенгагене и теперь в Вене занимал довольно значительное место. И канцлер и наш посланник в Вене знали его и дорожили им. Он был не из того большого количества дипломатов, которые обязаны иметь только отрицательные достоинства, не делать известных вещей и говорить по французски для того, чтобы быть очень хорошими дипломатами; он был один из тех дипломатов, которые любят и умеют работать, и, несмотря на свою лень, он иногда проводил ночи за письменным столом. Он работал одинаково хорошо, в чем бы ни состояла сущность работы. Его интересовал не вопрос «зачем?», а вопрос «как?». В чем состояло дипломатическое дело, ему было всё равно; но составить искусно, метко и изящно циркуляр, меморандум или донесение – в этом он находил большое удовольствие. Заслуги Билибина ценились, кроме письменных работ, еще и по его искусству обращаться и говорить в высших сферах.
Билибин любил разговор так же, как он любил работу, только тогда, когда разговор мог быть изящно остроумен. В обществе он постоянно выжидал случая сказать что нибудь замечательное и вступал в разговор не иначе, как при этих условиях. Разговор Билибина постоянно пересыпался оригинально остроумными, законченными фразами, имеющими общий интерес.
Эти фразы изготовлялись во внутренней лаборатории Билибина, как будто нарочно, портативного свойства, для того, чтобы ничтожные светские люди удобно могли запоминать их и переносить из гостиных в гостиные. И действительно, les mots de Bilibine se colportaient dans les salons de Vienne, [Отзывы Билибина расходились по венским гостиным] и часто имели влияние на так называемые важные дела.
Худое, истощенное, желтоватое лицо его было всё покрыто крупными морщинами, которые всегда казались так чистоплотно и старательно промыты, как кончики пальцев после бани. Движения этих морщин составляли главную игру его физиономии. То у него морщился лоб широкими складками, брови поднимались кверху, то брови спускались книзу, и у щек образовывались крупные морщины. Глубоко поставленные, небольшие глаза всегда смотрели прямо и весело.
– Ну, теперь расскажите нам ваши подвиги, – сказал он.
Болконский самым скромным образом, ни разу не упоминая о себе, рассказал дело и прием военного министра.
– Ils m'ont recu avec ma nouvelle, comme un chien dans un jeu de quilles, [Они приняли меня с этою вестью, как принимают собаку, когда она мешает игре в кегли,] – заключил он.
Билибин усмехнулся и распустил складки кожи.
– Cependant, mon cher, – сказал он, рассматривая издалека свой ноготь и подбирая кожу над левым глазом, – malgre la haute estime que je professe pour le православное российское воинство, j'avoue que votre victoire n'est pas des plus victorieuses. [Однако, мой милый, при всем моем уважении к православному российскому воинству, я полагаю, что победа ваша не из самых блестящих.]
Он продолжал всё так же на французском языке, произнося по русски только те слова, которые он презрительно хотел подчеркнуть.
– Как же? Вы со всею массой своею обрушились на несчастного Мортье при одной дивизии, и этот Мортье уходит у вас между рук? Где же победа?
– Однако, серьезно говоря, – отвечал князь Андрей, – всё таки мы можем сказать без хвастовства, что это немного получше Ульма…
– Отчего вы не взяли нам одного, хоть одного маршала?
– Оттого, что не всё делается, как предполагается, и не так регулярно, как на параде. Мы полагали, как я вам говорил, зайти в тыл к семи часам утра, а не пришли и к пяти вечера.
– Отчего же вы не пришли к семи часам утра? Вам надо было притти в семь часов утра, – улыбаясь сказал Билибин, – надо было притти в семь часов утра.
– Отчего вы не внушили Бонапарту дипломатическим путем, что ему лучше оставить Геную? – тем же тоном сказал князь Андрей.
– Я знаю, – перебил Билибин, – вы думаете, что очень легко брать маршалов, сидя на диване перед камином. Это правда, а всё таки, зачем вы его не взяли? И не удивляйтесь, что не только военный министр, но и августейший император и король Франц не будут очень осчастливлены вашей победой; да и я, несчастный секретарь русского посольства, не чувствую никакой потребности в знак радости дать моему Францу талер и отпустить его с своей Liebchen [милой] на Пратер… Правда, здесь нет Пратера.