Bir kıvılcım üretmek için yüksek voltaj veya akıma ihtiyacınız var mı?

İki iletken arasında yüksek potansiyel enerji olduğunda bir elektrik kıvılcımı oluşabilir, değil mi? Sorum şu ki, yüksek akım ve düşük voltaj ile bir kıvılcım oluşabilir mi, yoksa tam tersi mi?

Bir kıvılcım hava yoluyla üretmek için yüksek bir voltaj gerekir.

Yüksek voltaj almanın iki yolu vardır. Birincisi, kasıtlı olarak yüksek voltaj üretmektir.

Diğeri ise endüktif bir devrede büyük bir akımı keserek istemeden yüksek voltaj alabilmenizdir. Tüm iletkenler bir dereceye kadar endüktif olduklarından, bir açma anahtarından geçen yeterince yüksek bir akım kontaklar açıldığında bir kıvılcım oluşturacak ve akımı durdurmaya çalışacaktır. Far ampulünü 12v aküden atlama kablolarıyla beslemek ve sonra bir tane çekmek, bağlantı açılırken kıvılcım çıkarır.

Kıvılcımdan önce, hiçbir akım yoktur, sadece iki nokta arasında bir voltaj (potansiyel fark) vardır.

Gerilim boşluğun üstesinden gelebilecek kadar yüksek olduğunda ark boşalması meydana gelir ve ardından iletkenler plazma dağılana kadar çekildiğinde devam eder. Bu, aralığın ne kadar büyük olduğuna bağlıdır; Bazı iletkenleri bir araya sürterek bir 12V güç kaynağından görünen kıvılcımları kolayca çizebilirsiniz. Minik yaylar, yüzeyleri arasında tam olarak düz olmayan birkaç mikron aralık boyunca oluşur.

Bir ark vurulduktan sonra oldukça iyi bir iletkendir, bu yüzden sistemdeki diğer voltaj ile sınırlanıncaya kadar üzerindeki voltaj düşer ve akım artar.

Van der Graff jeneratörleri ve benzer "statik elektrik" sistemleri, oldukça kısa bir süre için oldukça yüksek bir akım üreten devasa voltajlara yüklü kapasitörlerdir. Bu, uzun ve kısa kıvılcım üretmelerini sağlar.

Buna karşılık ark kaynağı yapan kaynaklar nispeten düşük voltajlarla, belki 20V kadar düşük, ancak aşırı yüksek akımlarla (yüzlerce veya binlerce amper) çalışırlar. Bu çok kısa bir mesafe gerektirir - elektrot ile kaynak yapılan malzemeye dokunmanız gerekir.

Her şey bir kıvılcımı nasıl tanımladığınıza bağlıdır. Yanan metal parçacıklar bir kıvılcım olarak sayılırsa, çok düşük gerilimli bir tane oluşturabilirsiniz. 1.5V AA pilin kısaltılması, kolayca görülebilen kıvılcımlar çıkarır. Burada ihtiyacınız olan şey metali eritmek için yeterli akımdır, kıvılcımların gün ışığında gözlemlenebilmesi için tipik olarak en az 1,5 A akım.

Sabit elektrotlar arasındaki elektrik arklarından söz ediyorsak, elektrotlar arasındaki voltaj, basınç ve mesafeyi belirleyen Paschen'in yasa şartlarını yerine getirmeniz gerekir . Atmosferik basınçtaki havada, 7.5 µm mesafeden uzun bir yay oluşturmak için en az 327V'a ihtiyacınız vardır. İlginç bir şekilde, mesafenin azaltılması sadece voltajı artıracaktır çünkü iyonlar katod ile etkisinde ikincil elektron emisyonu oluşturmak için yeterli enerji kazanmadan önce belli bir mesafeye seyahat etmek zorundadır.

Arkı başlatmak için elektrotlara dokunabiliyorsanız (metali yukarıda açıklandığı gibi yüksek akımlarla eriterek) sonra da parçalara ayırırsanız, daha düşük voltajlı büyük bir yay elde edebilirsiniz. Ark kaynağı bu şekilde çalışır. Bu gibi yayları sürdürebilmek için hem voltaja hem de yüksek akıma ihtiyacınız vardır, bu voltajın ark uzunluğu ile kabaca orantılı olmasıdır. Tipik kaynak voltajları 12-36V'tur ve birkaç mm'lik bir yay oluşturmak için yeterlidir.

Uygulamalı Fizik cevap # 2

Bir kıvılcım üretmek için yüksek voltaj veya akıma ihtiyacınız var mı?

bir kıvılcım nedir :

Bir kıvılcım tarafından yayılan ışık, elektronların kendisinin akımından değil, elektronların çarpışmalarına cevap olarak flüoresan madde ortamından gelir. Elektronlar boşluktaki hava molekülleri ile çarpıştığında, orbital elektronlarını daha yüksek enerji seviyelerine uyarırlar. Bu uyarılmış elektronlar orijinal enerji seviyelerine geri döndüklerinde ışık olarak enerji yayarlar. Bir vakumda görünür bir kıvılcım oluşması imkansızdır. Elektromanyetik geçiş yapabilen araya giren madde olmadan, kıvılcım görünmez olacaktır (bkz. Vakum arkı)

Kıvılcım enerjisi, çok küçük bir yüzey alanından aşırı yüksek yoğunluk nedeniyle çok küçük olabilir. Doldurma alanı üstel, hareket ettiği yönde artan kuvvetle artar. Sabit bir benzer yük ile çarpışmak asla dokunmaz, ancak yolunu saptırmak ve sık sık iki farklı yoldan dallamak ve karşı polarite hedefine doğru devam etmek için hızla itilir.

Hareketli yükün hızı iletkenlerde çok yavaş olduğu için (bkz. Sapma hızı) yüzey alanı, mikroda milisaniye cinsinden karşıt bir yük polaritesine doğru hızlanan yüklü moleküller kadar küçük olabilir. İletken hedefe ulaştığında, yukarıda belirtilen mekanizma pico içinde nanosaniye gerçekleşir ve depolanan enerji havada dağılana kadar devam eder.

Noel zamanında deneme
-

Plastik kapaklar gibi metalize edilmiş ancak kısa bir 40 cm ip gibi uzanan Xmas tin ağaç ciciliğini alırdık. 1 m mesafeden başlayarak TV'ye yatay olarak işaret edebilir ve daha yakın olduğunda gerilebilir ve tinselden gelen ~ 1kV / mm'lik BDV havası yaklaşık 2 ~ 4 cm aşıldığında zaplanır. Bu benim şarj voltajı tahminimi doğruladı. Yine de kıvılcım ancak bir nanosaniyede akan Amp ile hissediliyordu.

Bu ise , hava olduğu patlamakta ve iletkenler Ancak akım boşluk çok az olduğu iki uçta da plazma sıcak gazdan kaynak elektrodu ve hedef erir.
Sıcak plazma ortamı, aşırı ısıtılmış bir termal ve elektriksel iletken ve elektrot gazının ve parçacıkların hedef metale akması ve kaynaklanması için bir taşıyıcı ortam haline gelir.

----

Aynı kıvılcım, sponontan bir kırılma içinde yüksek gerilimli saklanan 5 mikrojül kırma endüktif enerjisinden yaratılabilir, eğer kırılma iletkendeki kayma hızından çok daha hızlıysa. -

Hava gibi tüm yüksek gerilim yalıtıcılarının bir özelliği, orantılı bir yük kapasitansı sabiti olan dielektrik olmalarıdır. Vakumun 1.0 değerine de çok yakın olan Hava gibi diğer tüm dielektriklerin geçirgenliğini normalize ediyoruz.

Evet, bir vakum, Güneş rüzgarlarından ya da daha kötü bir Carrington Etkisi'nden bir iyon akışı olmadıkça, uzayda çok daha yüksek seviyelerde parçalanan bir EM empedansına sahiptir ”

Ayrıca tüm dielektrikler elektrik yalıtkanlarıdır ve çoğu da yağ gibi sıvılar dışında termal yalıtkanlardır.

Tüm izolatörler, hava bir çığ koşulu yaratan veya bir "Townsend Deşarjı" ile çarpışan ve bir kısmi ile çok daha kötü veya daha düşük hale getirilebilen mobil yüklü kirletici maddeler nedeniyle, kV / mm cinsinden bariyer eşiğini düşürme eğiliminde olsa da kırılma voltajına sahiptir. Parçacıklar o kadar az oluncaya kadar vakum yapın; Faraday, bu yayı birçok deneyle karakterize etti, öyle ki Paschen'e hava basıncı ve arıza eşiği denklemini geliştirmek için ilham verdi ve Faraday'ın tüm deneyimlerini okuyan ve onlara Gauss gibi büyük Alman Matematikçilerinden daha fazla önem veren Maxwell dahil pek çok kişiye ilham verdi. bir mesafenin bir bedelinin etkileri konusunda ısrar eden, ancak yakın mesafeden çok daha fazla etki gerçekleştiği zaman, büyük matematik özelliklerine sahipti.

Temel olarak 3 şarj özelliği, iletken, yalıtkan ve yarı iletken olduğunu biliyoruz. Sürpriz! Başlangıç ​​Gerilimi ne kadar küçük olursa olsun kıvılcım oluşmasını sağlamak için hava yarı iletken olur. Bunu elektrik şebekesi endüstrisinde, arıza geriliminden önce sadece isteğe bağlı bir fabrika testi olan Kısmi Deşarj Başlangıç ​​Gerilimi veya PDIV olarak adlandırıyoruz.

Bir yarı iletken ise bir dakika bekleyin , bir gaz üzerindeki çığ etkisi negatif bir direnç olduğu için bunun dışında bir TRANSISTOR ! Yapabilir miyiz ?

Hayır, ancak bir vakum tüpü oluşturabilir ve oksidasyonu önlemek için inert bir gaz kullanabilirsiniz, o zaman bir “yarı iletken” gaz tüpüne sahip olabilirsiniz ancak ark, ses vakum tüpleri için iyi değildir; ve sonra iyi yaşlılıktan (nedeniyle gaz kirlenmeye elektroda) oluşur mavi korona etkisi altına HV önyargı bunu korona görünür ışık ama iç dayanma geriliminden önce bileşenlerinin (BDV) diyoruz Kısmi Deşarj (PD) ne zaman ps vardır Yalnızca bu konuyla ilgili olarak Microsoft Academics veya Google Scholar hakkında yaklaşık 10 bin doktora tezi.

Eşik dışındaki 50 um veya 50 km gibi ekstremiteler haricindeki boşluk ile biraz doğrusal olarak değişir, o zaman daha az doğrusaldır.

Ancak pratik amaçlar için keskin iletkenler için 1kV / mm veya 10kV / cm'yi ve pürüzsüz düz yüzeyler için bu miktarın yaklaşık 3 katını hatırlayın.

1.3V eşiğine sahip bir TRIAC gibi davranmak için, aralığın bir motorun fişini çıkartmak gibi sıfırdan başlaması gerekir ve tutma akımının alt eşiği veya havadaki başka bir kuvvet bağlantıyı kırana kadar uzun bir ark çekilebilir .

TRIACS, DC için bir tutma akımı eşiğine de sahiptir, ancak her zaman Ac akımının bir sonraki “sıfır geçişini” kapatma süresi olarak düşünürüz.

İLETİŞİM

Bu nedenle, röle içindeki DC kontakları, endüktif yüklere sahip akım için indirgenmelidir, çünkü kırılma ark akımının SONUCU , oksijen ve hidrojen içeriği nedeniyle havada 6000'C'nin üzerine ulaşabilir.

En sonunda --

Basit Cevap:

Gerilim ve akımın her ikisine de Evet VE Hayır. Yüksek voltajlı veya akımlı bir kıvılcım oluşturabilir, VEYA düşük voltajlı veya akımlı,

deney

Bir AA pil hücresinden veya daha iyisinden bile bir "MOT transformatörü" olan bir LiPo hücresi, bağlantısı kesildiğinde büyük bir ark çeker, ancak ark boyunca kuru kontaklar çok hızlı bir şekilde kırıldığından hemen önce çok düşük voltaj olur; ns cinsinden dt) ve biz V = LdI / dt'yi biliyoruz, ancak temas sekmesi var **

Bir yay çalıştıramazsınız, ancak primerde birkaç saniye boyunca şarj ettikten sonra yukarıdakiyle büyük bir yay gerebilirsiniz.

Zaten iletkense, hava ya da SF6 ya da yağ gibi bazı dielektriklerde bir yalıtıcı boşluk oluşturmak, elektronların boşluktan heyecanlanıp sıçramasına (mikrosaniye) atlamak için zaman alır, ancak daha sonra yarı iletken moda dönüşür ve bağlı olarak mikrosaniye yükselme süresine bağlı olarak plastik bir Y başlığı veya XLPE HVAC güç kablosundaki bir boşluk veya kirletici maddeden veya yağda bir toz partikülünden veya cam HV burcunda veya yıldırımdan biraz nemli havadan bahsediyorsak . Ardından Triac ve Tünel Diyotları ve gaz tüpü koruyucuları gibi, akım yoğunluğuna bağlı olarak düşük bir negatif dirence sahiptirler. Bu da onları ark için faydalı kılar Tesla'nın keşfettiği yüksek voltaj üreten osilatörler ve Marconi'nin keşfettiği Transmiterler ve Faraday, bu deneyleri yüzyıllar önce yaptı.