Khi nói về các đặc điểm của hồ quang điện, điều đáng nói là nó có điện thế thấp hơn sự phóng điện phát sáng và phụ thuộc vào bức xạ nhiệt của các electron từ các điện cực hỗ trợ hồ quang. Ở các nước nói tiếng Anh, thuật ngữ này được coi là cổ hủ và lỗi thời.
Kỹ thuật triệt tiêu hồ quang có thể được sử dụng để giảm thời lượng hồ quang hoặc khả năng phóng hồ quang.
Vào cuối những năm 1800, hồ quang điện áp được sử dụng rộng rãi cho chiếu sáng công cộng. Một số vòng cung điện áp suất thấp được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Ví dụ, đèn huỳnh quang, thủy ngân, natri và đèn halogen kim loại được sử dụng để chiếu sáng. Đèn hồ quang Xenon được sử dụng cho máy chiếu phim.
Mở vòng cung voltaic
Hiện tượng này được cho là lần đầu tiên được mô tả bởi Sir Humphry Davy trong một bài báo năm 1801 đăng trên Tạp chí Triết học Tự nhiên, Hóa học và Nghệ thuật của William Nicholson. Tuy nhiên, hiện tượng mà Davy mô tả không phải là hồ quang điện mà chỉ là tia lửa điện. Những người khám phá sauđã viết: “Đây rõ ràng là một mô tả không phải về một vòng cung, mà là một tia lửa. Bản chất của thứ nhất là nó phải liên tục, và các cực của nó không được chạm vào nhau sau khi nó phát sinh. Tia lửa do Sir Humphry Davy tạo ra rõ ràng là không liên tục, và mặc dù nó vẫn tích điện một thời gian sau khi tiếp xúc với các nguyên tử cacbon, nhưng rất có thể không có sự kết nối của hồ quang, điều này cần thiết để phân loại nó là một tia điện.
Cùng năm, Davy công khai chứng minh hiệu ứng này trước Hiệp hội Hoàng gia bằng cách cho dòng điện chạy qua hai thanh carbon chạm vào nhau và sau đó kéo chúng cách nhau một khoảng ngắn. Cuộc biểu tình cho thấy một vòng cung "yếu", khó có thể phân biệt được với một tia lửa ổn định, giữa các điểm của than củi. Cộng đồng khoa học đã cung cấp cho ông một loại pin 1000 tấm mạnh hơn, và vào năm 1808, ông đã chứng minh sự xuất hiện của hồ quang điện trên quy mô lớn. Ông cũng được ghi nhận với tên của nó bằng tiếng Anh (hồ quang điện). Ông gọi nó là một vòng cung vì nó có dạng một cung hướng lên khi khoảng cách giữa các điện cực trở nên gần nhau. Điều này là do tính chất dẫn điện của khí nóng.
Vòng cung voltaic xuất hiện như thế nào? Hồ quang liên tục đầu tiên được ghi lại một cách độc lập vào năm 1802 và được mô tả vào năm 1803 là "một chất lỏng đặc biệt có tính chất điện" bởi nhà khoa học người Nga Vasily Petrov, người đang thử nghiệm với một pin đồng-kẽm 4.200 đĩa.
Học thêm
Vào cuối thế kỷ XIX, vòng cung volta đã được phổ biến rộng rãidùng để chiếu sáng công cộng. Xu hướng của các vòng cung điện nhấp nháy và rít là một vấn đề lớn. Năm 1895, Hertha Marx Ayrton đã viết một loạt bài báo về điện, giải thích rằng hồ quang điện là kết quả của oxy tiếp xúc với các thanh cacbon được sử dụng để tạo ra hồ quang.
Năm 1899, bà là người phụ nữ đầu tiên đưa ra bài báo của chính mình trước Viện Kỹ sư Điện (IEE). Báo cáo của cô có tựa đề "Cơ chế của hồ quang điện". Ngay sau đó, Ayrton được bầu làm thành viên nữ đầu tiên của Viện Kỹ sư Điện. Người phụ nữ tiếp theo được nhận vào viện vào năm 1958. Ayrton đã yêu cầu được đọc một bài báo trước Hiệp hội Hoàng gia, nhưng không được phép làm như vậy vì giới tính của cô, và Cơ chế của Hồ quang điện đã được John Perry đọc thay cô vào năm 1901.
Mô tả
Hồ quang điện là một loại phóng điện có mật độ dòng điện cao nhất. Dòng điện tối đa được tạo ra qua hồ quang chỉ bị giới hạn bởi môi trường, không phải bởi hồ quang.
Hồ quang giữa hai điện cực có thể bắt đầu bằng quá trình ion hóa và phóng điện phát sáng khi tăng cường độ dòng điện qua các điện cực. Điện áp đánh thủng của khe hở điện cực là hàm tổng hợp của áp suất, khoảng cách giữa các điện cực và loại khí xung quanh các điện cực. Khi hồ quang bắt đầu, điện áp đầu cuối của nó nhỏ hơn nhiều so với phóng điện phát sáng và cường độ dòng điện cao hơn. Hồ quang trong các chất khí gần áp suất khí quyển được đặc trưng bởi ánh sáng khả kiến,mật độ dòng điện cao và nhiệt độ cao. Nó khác với phóng điện phát sáng ở chỗ nhiệt độ hiệu dụng của cả điện tử và ion dương xấp xỉ như nhau, và trong phóng điện phát sáng, các ion có nhiệt năng thấp hơn nhiều so với điện tử.
Khi hàn
Một hồ quang kéo dài có thể được tạo ra bởi hai điện cực ban đầu tiếp xúc và tách ra trong quá trình thí nghiệm. Hành động này có thể tạo ra hồ quang mà không cần phóng điện phát sáng điện áp cao. Đây là cách thợ hàn bắt đầu hàn mối nối bằng cách chạm ngay điện cực hàn vào phôi.
Một ví dụ khác là sự tách rời các tiếp điểm điện trên công tắc, rơ le hoặc cầu dao. Trong các mạch năng lượng cao, có thể cần phải triệt tiêu hồ quang để tránh hư hỏng tiếp xúc.
Cung núi lửa: đặc điểm
Điện trở dọc theo hồ quang liên tục tạo ra nhiệt làm ion hóa nhiều phân tử khí hơn (trong đó mức độ ion hóa được xác định bởi nhiệt độ), và theo trình tự này, chất khí dần dần biến thành plasma nhiệt ở trạng thái cân bằng nhiệt vì nhiệt độ được phân bố tương đối đồng đều cho tất cả các nguyên tử, phân tử, ion và electron. Năng lượng được chuyển bởi các electron nhanh chóng phân tán với các hạt nặng hơn thông qua va chạm đàn hồi do tính linh động cao và số lượng lớn của chúng.
Dòng điện trong hồ quang được hỗ trợ bởi sự phát xạ nhiệt và trường của các electron ở catốt. Hiện hànhcó thể tập trung ở một điểm nóng rất nhỏ trên catốt - theo thứ tự một triệu ampe trên một cm vuông. Ngược lại với sự phóng điện phát sáng, cấu trúc hồ quang hầu như không thể phân biệt được, vì cột dương khá sáng và kéo dài gần như đến các điện cực ở cả hai đầu. Sự giảm âm cực và sự giảm một vài vôn ở anôt xảy ra trong một phần nhỏ của milimét trên mỗi điện cực. Cột dương có gradien điện áp thấp hơn và có thể không có trong các vòng cung rất ngắn.
Cung tần số thấp
Tần số thấp (dưới 100 Hz) Hồ quang AC giống hồ quang DC. Trên mỗi chu kỳ, hồ quang được bắt đầu bởi sự đánh thủng, và các điện cực thay đổi vai trò khi dòng điện đổi chiều. Khi tần số dòng điện tăng lên, không có đủ thời gian để ion hóa phân kỳ trong mỗi nửa chu kỳ và không cần đánh thủng để duy trì hồ quang - đặc tính điện áp và dòng điện trở nên ohmic hơn.
Một nơi trong số các hiện tượng vật lý khác
Các hình dạng hồ quang khác nhau là đặc tính nổi lên của các dạng điện trường và dòng điện phi tuyến. Hồ quang xảy ra trong không gian chứa đầy khí giữa hai điện cực dẫn điện (thường là vonfram hoặc cacbon), dẫn đến nhiệt độ rất cao có khả năng làm nóng chảy hoặc hóa hơi hầu hết các vật liệu. Hồ quang điện là sự phóng điện liên tục, trong khi sự phóng tia lửa điện tương tự là sự phóng điện tức thời. Hồ quang điện áp có thể xảy ra trong mạch điện một chiều hoặc trong mạch điện xoay chiều. Trong trường hợp sau, cô ấy có thểtấn công mỗi nửa chu kỳ của dòng điện. Hồ quang điện khác với phóng điện phát sáng ở chỗ mật độ dòng điện khá cao và điện áp giảm trong hồ quang thấp. Tại cực âm, mật độ dòng điện có thể đạt tới một megaampe trên mỗi cm vuông.
Tiềm năng hủy diệt
Hồ quang điện có mối quan hệ phi tuyến tính giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế. Khi hồ quang đã được tạo ra (bằng cách phóng điện phát sáng hoặc chạm vào các điện cực trong giây lát rồi tách chúng ra), sự gia tăng dòng điện dẫn đến điện áp giữa các cực hồ quang thấp hơn. Hiệu ứng điện trở âm này đòi hỏi phải đặt một số dạng trở kháng dương (như chấn lưu điện) vào mạch để duy trì hồ quang ổn định. Đặc tính này là nguyên nhân khiến các vòng cung điện không kiểm soát được trong máy có sức hủy diệt khủng khiếp, vì một khi hồ quang xuất hiện, nó sẽ hút ngày càng nhiều dòng điện từ nguồn điện áp DC cho đến khi thiết bị bị phá hủy.
Ứng dụng thực tế
Ở quy mô công nghiệp, hồ quang điện được sử dụng để hàn, cắt plasma, gia công phóng điện, làm đèn hồ quang trong máy chiếu phim và chiếu sáng. Lò điện hồ quang được sử dụng để sản xuất thép và các chất khác. Canxi cacbua thu được theo cách này, vì để đạt được phản ứng thu nhiệt (ở nhiệt độ 2500 ° C), một lượng lớnnăng lượng.
Đèn hồ quang carbon là đèn điện đầu tiên. Chúng được sử dụng cho đèn đường vào thế kỷ 19 và cho các thiết bị chuyên dụng như đèn rọi cho đến Thế chiến thứ hai. Ngày nay vòng cung điện áp thấp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ: đèn huỳnh quang, thủy ngân, natri và đèn halogen kim loại được sử dụng để chiếu sáng, trong khi đèn hồ quang xenon được sử dụng cho máy chiếu phim.
Sự hình thành một hồ quang điện cường độ cao, giống như một tia sáng hồ quang quy mô nhỏ, là cơ sở của ngòi nổ. Khi các nhà khoa học biết được hồ quang điện là gì và nó có thể được sử dụng như thế nào, các chất nổ hiệu quả đã bổ sung cho nhiều loại vũ khí trên thế giới.
Ứng dụng chính còn lại là thiết bị đóng cắt điện áp cao cho mạng truyền tải. Các thiết bị hiện đại cũng sử dụng lưu huỳnh hexafluoride áp suất cao.
Kết
Mặc dù tần số cháy do hồ quang điện áp, nó được coi là một hiện tượng vật lý rất hữu ích, vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, sản xuất và các vật dụng trang trí. Cô có khiếu thẩm mỹ riêng và thường xuyên góp mặt trong các bộ phim khoa học viễn tưởng. Sự thất bại của vòng cung volta không gây tử vong.
