Comportement d’une surface excitée mécaniquement et électriquement

Le séjour de Dantchi KOULOVA a été consacré à l’étude du comportement d’une interface liquide gaz en présence de champ électrique (action 5.1). Le dispositif est constitué d’un vibreur mécanique, de deux électrodes et d’une caméra. Le vibreur crée une onde mécanique à la surface du liquide. Cette onde se propage et passe entre les 2 électrodes. Un générateur haute tension permet de créer un champ électrique variable entre les électrodes. Le comportement du liquide est alors enregistré grâce à la caméra. Des études réalisées précédemment avaient déjà montré que l’amplitude d’une onde se propageant à la surface d’un liquide augmente lorsqu’elle est soumise à un champ électrique. Le phénomène est d’autant plus fort si le liquide est conducteur.

L’étude réalisée au mois de juin 2013 concerne cette fois les liquides isolants. Nous avons pu montrer que la longueur d’onde d’une oscillation de surface diminue en présence d’un champ électrique. L’accumulation de charges à la surface du liquide crée une force électrique qui s’oppose à la tension superficielle. L’effet est similaire à celui observé lorsque la tension de surface du liquide est abaissée. Le champ électrique modifie la tension superficielle apparente du liquide.

Ce phénomène n’est cependant visible que sur des liquides fortement isolants. Aucun effet mesurable n’a été observé sur les liquides conducteurs. La figure 5 montre l’onde de surface excitée mécaniquement, puis mécaniquement et électriquement. On remarque une modification de la longueur d’onde lorsque celle-ci est excitée électriquement. La Figure 6 présente la tension superficielle apparente en fonction de la tension négative appliquée, pour une excitation mécanique à 20.1 Hz. Elle diminue de façon très significative lorsque le champ électrique est augmenté, passant d’environ 28 mN/m à 8 mN/m.

0 kV	10 kV	30 kV

 Figure 1. Visualisation de l’onde de surface d’un liquide excité mécaniquement et électriquement.

 

Figure 2. Variation de la tension superficielle apparente en fonction de la tension appliquée.