Wanneer ons praat oor die eienskappe van 'n voltaïese boog, is dit die moeite werd om te noem dat dit 'n laer spanning as 'n gloei ontlading het en staatmaak op termioniese straling van elektrone vanaf die elektrodes wat die boog ondersteun. In Engelssprekende lande word hierdie term as argaïes en uitgedien beskou.
Boogonderdrukkingstegnieke kan gebruik word om boogduur of die waarskynlikheid van boogvorming te verminder.
In die laat 1800's is die voltaïese boog wyd gebruik vir openbare beligting. Sommige laedruk elektriese boë word in baie toepassings gebruik. Byvoorbeeld, fluoresserende lampe, kwik, natrium en metaal halied lampe word gebruik vir beligting. Xenon-booglampe is vir filmprojektors gebruik.
Die oopmaak van die voltaïese boog
Daar word geglo dat hierdie verskynsel die eerste keer deur Sir Humphry Davy beskryf is in 'n 1801-artikel wat in William Nicholson se Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts gepubliseer is. Die verskynsel wat Davy beskryf het, was egter nie 'n elektriese boog nie, maar slegs 'n vonk. Latere ontdekkingsreisigersgeskryf: Dit is natuurlik 'n beskrywing nie van 'n boog nie, maar van 'n vonk. Die essensie van die eerste is dat dit aaneenlopend moet wees, en sy pole moet nie raak nadat dit ontstaan het nie. Die vonk wat deur Sir Humphry Davy geskep is, was duidelik nie aaneenlopend nie, en alhoewel dit vir 'n geruime tyd gelaai het na kontak met koolstofatome, was daar heel waarskynlik geen verbinding van die boog nie, wat nodig is vir die klassifikasie daarvan as 'n voltaïese een.
In dieselfde jaar het Davy die effek voor die Royal Society in die openbaar gedemonstreer deur 'n elektriese stroom deur twee aanraakbare koolstofstawe te stuur en hulle dan 'n entjie uitmekaar te trek. Die demonstrasie het 'n "swak" boog getoon, skaars onderskeibaar van 'n bestendige vonk, tussen punte van houtskool. Die wetenskaplike gemeenskap het hom van 'n kragtiger battery van 1000 plate voorsien, en in 1808 het hy die voorkoms van 'n voltaïese boog op groot skaal gedemonstreer. Hy word ook gekrediteer met sy naam in Engels (elektriese boog). Hy het dit 'n boog genoem omdat dit die vorm van 'n opwaartse boog aanneem wanneer die afstand tussen die elektrodes naby raak. Dit is as gevolg van die geleidende eienskappe van warm gas.
Hoe het die voltaïese boog verskyn? Die eerste aaneenlopende boog is onafhanklik in 1802 aangeteken en in 1803 beskryf as "'n spesiale vloeistof met elektriese eienskappe" deur die Russiese wetenskaplike Vasily Petrov, wat besig was om met 'n 4 200-skywe koper-sink-battery te eksperimenteer.
Verdere studie
Aan die einde van die negentiende eeu was die voltaïese boog wydgebruik vir openbare beligting. Die neiging van elektriese boë om te flikker en te sis was 'n groot probleem. In 1895 het Hertha Marx Ayrton 'n reeks referate oor elektrisiteit geskryf en verduidelik dat die voltaïese boog die gevolg was van suurstof wat in kontak kom met die koolstofstawe wat gebruik is om die boog te skep.
In 1899 was sy die eerste vrou ooit wat haar eie referaat voor die Institute of Electrical Engineers (IEE) gelewer het. Haar verslag was getiteld "Die meganisme van die elektriese boog". Kort daarna is Ayrton verkies as die eerste vroulike lid van die Instituut van Elektriese Ingenieurs. Die volgende vrou is reeds in 1958 tot die instituut opgeneem. Ayrton het 'n petisie gevra om 'n koerant voor die Royal Society te lees, maar is nie toegelaat om dit te doen nie weens haar geslag, en The Mechanism of the Electric Arc is in 1901 deur John Perry in haar plek gelees.
Beskrywing
'n Elektriese boog is 'n tipe elektriese ontlading met die hoogste stroomdigtheid. Die maksimum stroom wat deur die boog getrek word, word slegs deur die omgewing beperk, nie deur die boog self nie.
Die boog tussen twee elektrodes kan geïnisieer word deur ionisasie en gloei ontlading wanneer die stroom deur die elektrodes verhoog word. Die afbreekspanning van die elektrodegaping is 'n gekombineerde funksie van druk, afstand tussen die elektrodes en die tipe gas wat die elektrodes omring. Wanneer 'n boog begin, is sy terminale spanning baie minder as dié van 'n gloei ontlading, en die stroom is hoër. 'n Boog in gasse naby atmosferiese druk word gekenmerk deur sigbare lig,hoë stroomdigtheid en hoë temperatuur. Dit verskil van 'n gloei ontlading deurdat die effektiewe temperature van beide elektrone en positiewe ione ongeveer dieselfde is, en in 'n gloei ontlading het ione baie laer termiese energie as elektrone.
Wanneer sweis
'n Verlengde boog kan geïnisieer word deur twee elektrodes wat aanvanklik in kontak is en geskei word tydens die eksperiment. Hierdie aksie kan 'n boog inisieer sonder 'n hoë spanning gloei ontlading. Dit is hoe die sweiser die las begin sweis deur die sweiselektrode onmiddellik aan die werkstuk te raak.
Nog 'n voorbeeld is die skeiding van elektriese kontakte op skakelaars, relais of stroombrekers. In hoë-energie stroombane kan boogonderdrukking vereis word om kontakskade te voorkom.
Voltaïese boog: kenmerke
Elektriese weerstand langs 'n aaneenlopende boog skep hitte wat meer gasmolekules ioniseer (waar die graad van ionisasie deur temperatuur bepaal word), en in ooreenstemming met hierdie volgorde verander die gas geleidelik in 'n termiese plasma wat in termiese ewewig is aangesien die temperatuur relatief eenvormig versprei is vir alle atome, molekules, ione en elektrone. Die energie wat deur die elektrone oorgedra word, versprei vinnig met swaarder deeltjies deur elastiese botsings as gevolg van hul hoë mobiliteit en groot getalle.
Die stroom in die boog word ondersteun deur termioniese en veldemissie van elektrone by die katode. Huidigekan in 'n baie klein warm kol op die katode gekonsentreer word - in die orde van 'n miljoen ampère per vierkante sentimeter. In teenstelling met die gloei ontlading, is die boogstruktuur skaars onderskeibaar, aangesien die positiewe kolom redelik helder is en amper tot by die elektrodes aan albei kante strek. Die katodeval en die anodeval van 'n paar volt vind plaas binne 'n fraksie van 'n millimeter van elke elektrode. Die positiewe kolom het 'n laer spanningsgradiënt en kan in baie kort boë afwesig wees.
Lae frekwensieboog
Lae frekwensie (minder as 100 Hz) WS-boog lyk soos GS-boog. Op elke siklus word die boog geïnisieer deur 'n ineenstorting, en die elektrodes verander van rolle wanneer die stroom van rigting verander. Soos die stroomfrekwensie toeneem, is daar nie genoeg tyd vir ionisasie by divergensie in elke halfsiklus nie, en afbreek is nie meer nodig om die boog te handhaaf nie - die spanning en stroomkenmerk word meer ohmies.
'n Plek tussen ander fisiese verskynsels
Verskillende boogvorms is opkomende eienskappe van nie-lineêre stroom- en elektriese veldpatrone. Die boog kom voor in 'n gasgevulde ruimte tussen twee geleidende elektrodes (dikwels wolfram of koolstof), wat lei tot baie hoë temperature wat die meeste materiale kan smelt of verdamp. 'n Elektriese boog is 'n deurlopende ontlading, terwyl 'n soortgelyke elektriese vonk-ontlading oombliklik is. 'n Voltaïese boog kan óf in GS-stroombane of in WS-kringe voorkom. In laasgenoemde geval mag sytref elke halfsiklus van die stroom. 'n Elektriese boog verskil van 'n gloei ontlading deurdat die stroomdigtheid taamlik hoog is en die spanningsval binne die boog laag is. By die katode kan die stroomdigtheid een megaampere per vierkante sentimeter bereik.
Destruktiewe potensiaal
Die elektriese boog het 'n nie-lineêre verband tussen stroom en spanning. Sodra die boog geskep is (óf deur van 'n gloei ontlading te vorder of deur die elektrodes kortstondig aan te raak en hulle dan te skei), lei die toename in stroom tot 'n laer spanning tussen die boogterminale. Hierdie negatiewe weerstandseffek vereis dat een of ander vorm van positiewe impedansie (soos elektriese ballas) in die stroombaan geplaas word om 'n stabiele boog te handhaaf. Hierdie eienskap is wat veroorsaak dat onbeheerde elektriese boë in 'n masjien so vernietigend is, aangesien sodra die boog ontstaan, dit meer en meer stroom vanaf die GS-spanningsbron sal trek totdat die toestel vernietig is.
Praktiese toepassing
Op 'n industriële skaal word elektriese boë gebruik vir sweiswerk, plasmasny, elektriese ontladingsbewerking, as 'n booglamp in filmprojektors en in beligting. Elektriese boogoonde word gebruik om staal en ander stowwe te vervaardig. Kalsiumkarbied word op hierdie manier verkry, aangesien 'n endotermiese reaksie (by temperature van 2500 ° C) 'n groot hoeveelheidenergie.
Koolstofboogligte was die eerste elektriese ligte. Hulle is gebruik vir straatlampe in die 19de eeu en vir gespesialiseerde toestelle soos soekligte tot en met die Tweede Wêreldoorlog. Vandag word laedruk elektriese boë in baie gebiede gebruik. Byvoorbeeld, fluoresserende, kwik-, natrium- en metaalhaliedlampe word vir beligting gebruik, terwyl xenonbooglampe vir filmprojektors gebruik word.
Die vorming van 'n intense elektriese boog, soos 'n kleinskaalse boogflits, is die basis van plofbare ontstekers. Toe wetenskaplikes geleer het wat 'n voltaïese boog is en hoe dit gebruik kan word, het doeltreffende plofstof die verskeidenheid wêreldwapens aangevul.
Die oorblywende hooftoepassing is hoëspanningskakeltuig vir transmissienetwerke. Moderne toestelle gebruik ook hoëdruk swaelheksafluoried.
Gevolgtrekking
Ondanks die frekwensie van voltaïese boogbrande, word dit as 'n baie nuttige fisiese verskynsel beskou, wat steeds wyd gebruik word in die industrie, vervaardiging en dekoratiewe items. Sy het haar eie estetika en word dikwels in sci-fi films te sien. Die nederlaag van die voltaïese boog is nie noodlottig nie.
