Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов
Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название
баллоэлектрического эффекта. Эффект электризации наблюдается не только у
водопадов на открытой местности, но и в пещерах. Заряд воздуху у
водопадов сообщают микроскопические капельки воды и молекулярные
комплексы, которые при дроблении отрываются от водной поверхности и
уносятся в окружающую среду. Наиболее значительный эффект электризации
воздуха наблюдается у самых больших водопадов мира – у водопада Игуассу
на границе Бразилии и Аргентины (высота падения воды 190 м, ширина
потока 1 500 м) и у водопада Виктория на реке Замбези в Африке (высота
падения воды 133 м, ширина потока 1 600 м). У водопада Виктория за счет
дробления воды возникает электрическое поле напряженностью до 25 кв/м. С
удалением от водосброса это поле уменьшается и на расстоянии около 1,6
км по горизонтали и 0,5 км по вертикали электрическое поле водопада
переходит в нормальное электрическое поле земной поверхности. При
дроблении пресной воды в воздух переходит отрицательный заряд. Поэтому в
воздухе у водопадов количество отрицательных ионов превышает количество
положительных. У небольшого водопада Учан-Су в Крыму отношение
отрицательных ионов к количеству положительных равно 6,2, а у водопада
Ак-Су в Средней Азии оно составляет около 4.
У берегов морей воздух
вместо отрицательного заряда приобретает положительный вследствие того,
что здесь происходит разбрызгивание не чистой, а соленой воды. На
поверхности морей и океанов разбрызгивание воды начинается при скорости
ветра более 10 м/сек, когда на волнах появляются гребешки пены.
Отношение положительных зарядов к отрицательным в воздухе над морем при
бурном море достигает 2,04, при зыби оно близко к 1,48.
Наибольшая
электризация воздуха наблюдается при разбрызгивании чистой воды. С
увеличением концентрации примесей электризация уменьшается и далее
меняет знак (в естественных условиях, например, у берегов морей и над
морской поверхностью). Уменьшение выхода электричества вплоть до
обращения знака эффекта при добавлении к воде кислот происходит при
меньшей концентрации примеси, чем при добавлении солей. С увеличением
вязкости жидкости ее электризация при дроблении уменьшается. Подвижность
выходящих при баллоэлектрическом эффекте в воздух заряженных капелек и
молекулярных комплексов может изменяться от 4 до 0,05см/сек/вольт/см при
радиусе этих образований в пределах 3•10–8...4•10–7.
Выход
электричества различен при разбрызгивании капель разной величины. Для
капли диаметром 4,4 мм при скорости падения 6,8 м/сек высвобождается
заряд 0,89 10–12 кулон/см3, в то время как для капли диаметром 0,4 мм
при скорости падения 4 м/сек отдача заряда составляет 10–12 кулон! см3.
При наибольшей интенсивности разбрызгивания наблюдается выход заряда
порядка 10–10 кулонов на каплю.
Баллоэлектрический эффект наблюдается
только у дипольных жидкостей*. Основной причиной эффекта является
наличие на поверхности жидкости слоя ориентированных диполей, которые
создают двойной электрический слой внутри жидкости. Электрическое поле
диполей простирается на некоторую глубину внутрь жидкости и
концентрирует вблизи ее границ свободные заряды. У недипольных жидкостей
электрическое поле поверхностного двойного электрического слоя внутрь
жидкости не проникает.
* Дипольными называются жидкости, у которых
центры положительного и отрицательного зарядов в молекулах не совпадают
между собой. Подавляющее число жидкостей в природе является дипольными.
Вообще же электрический диполь представляет собой совокупность двух
равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов (или
центров концентрации объемного заряда), находящихся на некотором
расстоянии друг от друга и связанных между собой силами притяжения.
Так
как при разбрызгивании жидкостей образуются пузыри, в тонкой пленке
которых заряд поверхности жидкости уже не будет скомпенсирован зарядом
внутренних слоев, в воздух вместе с мельчайшими частицами жидкости
уходит и избыточный заряд тонкой пленки пузырей. При адсорбции*
поверхностью жидкости свободных зарядов из ее внутренних слоев
происходит уменьшение эффективной величины электрического поля
внутреннего двойного электрического слоя и затем изменение его знака.
Этим объясняется изменение знака электризации при дроблении дипольных
жидкостей с добавлением к ним примесей.
* Адсорбция – осаждение веществ из газа или раствора на поверхности твердого тела или жидкости. | 
З В О Н О К НА У Р О К