Numerical study of ionic current in a dielectric liquid layer subjected to square wave voltage

Ionic current flowing in a thin layer of dielectric liquid under the action of square wave voltage was studied numerically. Quasi-blocking electrodes and equal mobilities of unions and cations were assumed. Field dependent dissociation and recombination were taken into account. The spatial distributions of ion concentrations and the ionic current density during a single voltage cycle were calculated as functions of time. A bump of the current was observed at suitably high voltage, low ion content and low frequency. This effect resulted from redistribution of ions which occurred in the whole layer. Two gradually diffusing groups of ions wandering across the layer, one formed by cations and the other formed by anions, could be distinguished. There was no unambiguous relationship between the moment at which the bump occurred and the value of ions mobility.

---

Zbadano numerycznie prąd jonowy płynący w cienkiej warstwie cieczy dielektrycznej poddanej działaniu zewnętrznego napięcia w formie fali prostokątnej, przyłożonego między elektrodami silnie blokującymi. Założono równe ruchliwości anionów i kationów. Uwzględniono procesy dysocjacji i rekombinacji. Obliczono przestrzenne rozkłady koncentracji jonów oraz gęstość prądu jonowego w ciągu pojedyńczego okresu zmian napięcia jako funkcje czasu. Stwierdzono wystąpienie maksimum prądu pojawiającego się przy odpowiednio dużej amplitudzie napięcia, niskiej koncentracji jonów i niskiej częstości. Zjawisko to spowodowane było zmianami rozkładu ładunku w warstwie. Wykazano, ze czas wystąpienia maksimum prądowego nie może być jednoznacznie powiązany z ruchliwością jonów.