La estabilidad de una interfase de fluido horizontal en un campo eléctrico vertical

Se discute la estabilidad de la interfase horizontal entre fluidos conductores y no conductores bajo la influencia de un campo eléctrico vertical inicialmente uniforme. Para producir dicho campo cuando el fluido conductor es el más pesado, se imagina que un gran electrodo horizontal está sumergido en el fluido no conductor. A medida que el campo aumenta, la parte de la interfase debajo del electrodo se eleva hasta que a un voltaje V, que depende de la tensión interfacial, la altura del electrodo sobre la interfase y la diferencia de densidad, la interfase se vuelve inestable para desplazamientos verticales Z que satisfacen la ecuación (²{ x²} + ²{ y²}+k²) Z=0. Se encuentra el valor de k consistente con el valor más bajo de V. Cuando el electrodo está situado por encima de la interfase a menos de cierta distancia, se alcanza el valor más bajo de V cuando k = 0, de modo que la extensión horizontal de un cresta inestable es probable que sea grande. A medida que la altura del electrodo aumenta por encima de este valor crítico, k aumenta y las crestas inestables se vuelven más cercanas hasta que se obtiene un valor límite superior de k. Experimentos realizados con varios pares de fluidos verifican estas conclusiones teóricas. En algunos casos, ocurre chispa antes de que se alcance el potencial V, pero en otros, aire a presión atmosférica sobre agua, por ejemplo, la inestabilidad ocurre primero y el chorro de agua que resulta permite el paso de una chispa que puede inhibir el desarrollo adicional de la inestabilidad. Por lo tanto, la condición física que determina el voltaje de chispa a un fluido puede ser muy diferente de la que es operativa entre electrodos sólidos. Esta consideración podría ser relevante para el rendimiento de los aislantes de líneas eléctricas en clima húmedo.