Kalbant apie įtampos lanko charakteristikas, verta paminėti, kad jo įtampa yra mažesnė nei švytinčio išlydžio ir priklauso nuo lanką palaikančių elektrodų elektronų spinduliavimo. Angliškai kalbančiose šalyse šis terminas laikomas archajišku ir pasenusiu.
Lanko slopinimo būdai gali būti naudojami siekiant sumažinti lanko trukmę arba sutrumpinti lanko atsiradimo tikimybę.
XX amžiaus dešimtmečio pabaigoje voltinis lankas buvo plačiai naudojamas viešajam apšvietimui. Kai kurie žemo slėgio elektros lankai naudojami daugelyje programų. Pavyzdžiui, apšvietimui naudojamos liuminescencinės lempos, gyvsidabrio, natrio ir metalų halogenų lempos. Ksenoninės lankinės lempos buvo naudojamos filmų projektoriams.
Įtampos lanko atidarymas
Manoma, kad šį reiškinį pirmą kartą aprašė seras Humphry Davy 1801 m. straipsnyje, paskelbtame Williamo Nicholsono gamtos filosofijos, chemijos ir menų žurnale. Tačiau Davy aprašytas reiškinys buvo ne elektros lankas, o tik kibirkštis. Vėliau tyrinėtojairašė: „Tai akivaizdžiai ne lanko, o kibirkšties aprašymas. Pirmosios esmė ta, kad ji turi būti ištisinė, o iškilus jos poliai neturi liestis. Sero Humphry'o Davy'io sukurta kibirkštis aiškiai nebuvo ištisinė ir nors po sąlyčio su anglies atomais ji kurį laiką liko įkrauta, greičiausiai nebuvo jokio lanko jungties, o tai būtina norint jį priskirti kaip voltinį.
Tais pačiais metais Davy viešai pademonstravo poveikį Karališkajai draugijai, leisdamas elektros srovę per du besiliečiančius anglies strypus ir atitraukdamas juos nedideliu atstumu vienas nuo kito. Demonstracijoje tarp anglies taškų buvo matyti „silpnas“lankas, sunkiai atskiriamas nuo nuolatinės kibirkšties. Mokslo bendruomenė aprūpino jį galingesne 1000 plokščių baterija, o 1808 metais jis pademonstravo didelio masto voltinio lanko atsiradimą. Jam taip pat priskiriamas jo pavadinimas anglų kalba (elektros lankas). Jis pavadino tai lanku, nes jis įgauna į viršų nukreipto lanko formą, kai atstumas tarp elektrodų tampa artimas. Taip yra dėl karštų dujų laidžių savybių.
Kaip atsirado įtampos lankas? Pirmąjį ištisinį lanką nepriklausomai užfiksavo 1802 m. ir 1803 m. apibūdino kaip „specialų skystį, turintį elektrinių savybių“rusų mokslininkas Vasilijus Petrovas, kuris eksperimentavo su 4200 diskų vario-cinko baterija.
Tolesnis tyrimas
Devynioliktojo amžiaus pabaigoje voltinis lankas buvo plačiai paplitęsnaudojamas viešajam apšvietimui. Elektros lankų polinkis mirgėti ir šnypšti buvo pagrindinė problema. 1895 m. Hertha Marx Ayrton parašė keletą straipsnių apie elektrą, paaiškindamas, kad voltinis lankas atsirado dėl deguonies sąlyčio su anglies strypais, naudojamais lankui sukurti.
1899 m. ji buvo pirmoji moteris, pateikusi savo dokumentą Elektros inžinierių institute (IEE). Jos pranešimas vadinosi „Elektros lanko mechanizmas“. Netrukus po to Ayrton buvo išrinkta pirmąja Elektros inžinierių instituto nare moterimi. Kita moteris į institutą buvo priimta jau 1958 m. Ayrton paprašė perskaityti pranešimą Karališkajai draugijai, bet jai nebuvo leista to padaryti dėl jos lyties, o „Elektros lanko mechanizmą“1901 m. vietoj jos perskaitė Johnas Perry.
Aprašymas
Elektros lankas yra didžiausio srovės tankio elektros iškrovos tipas. Maksimalią srovę, ištraukiamą per lanką, riboja tik aplinka, o ne pats lankas.
Lankas tarp dviejų elektrodų gali būti inicijuotas jonizacijos ir švytėjimo išlydžio dėka, kai padidėja srovė per elektrodus. Elektrodų tarpo gedimo įtampa yra kombinuota slėgio, atstumo tarp elektrodų ir elektrodus supančių dujų tipo funkcija. Kai prasideda lankas, jo gnybtų įtampa yra daug mažesnė nei švytėjimo išlydžio, o srovė yra didesnė. Arti atmosferos slėgio dujų lankas pasižymi matoma šviesa,didelis srovės tankis ir aukšta temperatūra. Jis skiriasi nuo švytėjimo išlydžio tuo, kad tiek elektronų, tiek teigiamų jonų efektyvioji temperatūra yra maždaug vienoda, o švytėjimo išlydžio metu jonų šiluminė energija yra daug mažesnė nei elektronų.
Suvirinant
Išplėstinį lanką galima inicijuoti dviem elektrodais, kurie iš pradžių liečiasi ir eksperimento metu yra atskirti. Šis veiksmas gali sukelti lanką be aukštos įtampos švytėjimo išlydžio. Tokiu būdu suvirintojas pradeda suvirinti jungtį, akimirksniu paliesdamas suvirinimo elektrodą prie ruošinio.
Kitas pavyzdys yra jungiklių, relių arba grandinės pertraukiklių elektros kontaktų atskyrimas. Didelės energijos grandinėse gali prireikti lanko slopinimo, kad būtų išvengta kontaktų pažeidimo.
Voltinis lankas: charakteristikos
Elektros varža išilgai lanko sukuria šilumą, kuri jonizuoja daugiau dujų molekulių (kai jonizacijos laipsnį lemia temperatūra), ir pagal šią seką dujos palaipsniui virsta termine plazma, kuri yra šiluminėje pusiausvyroje. nes temperatūra yra gana tolygiai paskirstyta visiems atomams, molekulėms, jonams ir elektronams. Elektronų perduodama energija greitai pasiskirsto su sunkesnėmis dalelėmis dėl elastingų susidūrimų dėl didelio jų mobilumo ir didelio skaičiaus.
Srovę lanke palaiko termoninė ir lauko elektronų emisija prie katodo. Dabartinėgali būti sutelktas į labai mažą karštą katodo tašką - apie milijoną amperų kvadratiniam centimetrui. Priešingai nei švytėjimo išlydis, lanko struktūra sunkiai išsiskiria, nes teigiamas stulpelis yra gana ryškus ir tęsiasi beveik iki elektrodų abiejuose galuose. Katodo kritimas ir kelių voltų anodo kritimas įvyksta kiekvieno elektrodo milimetro dalyje. Teigiamas stulpelis turi mažesnį įtampos gradientą ir jo gali nebūti esant labai trumpiems lankams.
Žemo dažnio lankas
Žemas dažnis (mažiau nei 100 Hz) Kintamosios srovės lankas primena nuolatinės srovės lanką. Kiekviename cikle lankas pradedamas dėl gedimo, o elektrodai keičia savo vaidmenį, kai srovė keičia kryptį. Didėjant srovės dažniui, kiekvienos pusės ciklo metu nėra pakankamai laiko jonizacijai esant divergencijai, o lankui palaikyti nebereikia gedimo – įtampos ir srovės charakteristika tampa omiškesnė.
Vieta tarp kitų fizinių reiškinių
Įvairios lanko formos yra atsirandančios netiesinės srovės ir elektrinio lauko modelių savybės. Lankas susidaro dujomis užpildytoje erdvėje tarp dviejų laidžių elektrodų (dažnai volframo arba anglies), todėl susidaro labai aukšta temperatūra, galinti ištirpti arba išgaruoti dauguma medžiagų. Elektros lankas yra nuolatinis iškrovimas, o panašus elektros kibirkšties išlydis yra momentinis. Įtampos lankas gali atsirasti nuolatinės srovės arba kintamosios srovės grandinėse. Pastaruoju atveju ji galistreikuoti kiekvieną srovės pusę. Elektros lankas skiriasi nuo švytėjimo išlydžio tuo, kad srovės tankis yra gana didelis, o įtampos kritimas lanke yra mažas. Prie katodo srovės tankis gali siekti vieną megaamperą kvadratiniam centimetrui.
Gaidomasis potencialas
Elektros lankas turi netiesinį ryšį tarp srovės ir įtampos. Sukūrus lanką (arba progresuojant nuo švytėjimo išlydžio, arba akimirksniu paliečiant elektrodus ir tada juos atskiriant), srovės padidėjimas lemia mažesnę įtampą tarp lanko gnybtų. Šis neigiamas pasipriešinimo efektas reikalauja, kad grandinėje būtų įdėta tam tikra teigiama varža (pvz., Elektrinis balastas), kad būtų išlaikytas stabilus lankas. Dėl šios savybės nekontroliuojami elektros lankai mašinoje yra tokie žalingi, nes atsiradus lankui jis ims vis daugiau srovės iš nuolatinės srovės įtampos š altinio, kol įrenginys bus sunaikintas.
Praktinis pritaikymas
Pramoniniu mastu elektros lankai naudojami suvirinimui, plazminiam pjovimui, elektros išlydžio apdirbimui, kaip lankinė lempa kino projektoriuose ir apšvietime. Elektrinės lankinės krosnys naudojamos plienui ir kitoms medžiagoms gaminti. Tokiu būdu gaunamas kalcio karbidas, nes norint pasiekti endoterminę reakciją (2500 ° C temperatūroje) didelis kiekisenergija.
Anglies lankiniai žibintai buvo pirmieji elektriniai žibintai. Jie buvo naudojami gatvių šviestuvams XIX amžiuje ir specializuotiems prietaisams, tokiems kaip prožektoriai, iki Antrojo pasaulinio karo. Šiandien žemo slėgio elektros lankai naudojami daugelyje sričių. Pavyzdžiui, apšvietimui naudojamos fluorescencinės, gyvsidabrio, natrio ir metalų halogenų lempos, o ksenono lankinės lempos – kino projektoriams.
Intensyvaus elektros lanko susidarymas, kaip ir nedidelio masto lanko blyksnis, yra sprogstamųjų detonatorių pagrindas. Kai mokslininkai sužinojo, kas yra voltinis lankas ir kaip jį galima naudoti, veiksmingi sprogmenys papildė pasaulio ginklų įvairovę.
Pagrindinė likusi taikymo sritis yra perdavimo tinklų aukštos įtampos skirstomieji įrenginiai. Šiuolaikiniuose įrenginiuose taip pat naudojamas aukšto slėgio sieros heksafluoridas.
Išvada
Nepaisant įtampos lanko nudegimų dažnio, jis laikomas labai naudingu fiziniu reiškiniu, vis dar plačiai naudojamas pramonėje, gamyboje ir dekoratyviniuose gaminiuose. Ji turi savo estetiką ir dažnai rodoma mokslinės fantastikos filmuose. Voltinio lanko nugalėjimas nėra mirtinas.
