Czy potrzebujesz wysokiego napięcia lub prądu do wytworzenia iskry?

Iskra elektryczna może powstać, gdy między dwoma przewodami występuje wysoka energia potencjalna, prawda? Moje pytanie brzmi: czy można wytworzyć iskrę o wysokim prądzie i niskim napięciu, czy tylko odwrotnie?

Potrzebujesz wysokiego napięcia, aby wytworzyć iskrę w powietrzu.

Istnieją dwa sposoby uzyskania wysokiego napięcia. Jednym z nich jest celowe wytworzenie wysokiego napięcia.

Drugim jest to, że można przypadkowo uzyskać wysokie napięcie, przerywając duży prąd w obwodzie indukcyjnym. Ponieważ wszystkie przewodniki są w pewnym stopniu indukcyjne, wystarczająco wysoki prąd przepływający przez przełącznik otwierający wytworzy iskrę w miarę otwierania styków i próby zatrzymania prądu. Zasilanie żarówki reflektora z akumulatora 12 V za pomocą przewodów rozruchowych, a następnie wyciągnięcie jednej z nich zwykle wywołuje iskrę, gdy połączenie zostanie otwarte.

Przed iskrą w ogóle nie ma prądu, tylko napięcie (różnica potencjałów) między dwoma punktami.

Wyładowanie łukowe ma miejsce, gdy napięcie jest wystarczająco wysokie, aby pokonać lukę, a następnie trwa, gdy przewody są rozłączone, aż plazma rozproszy się. To zależy od tego, jak duża jest różnica; można łatwo wyciągnąć widoczne iskry z zasilacza 12 V, pocierając niektóre przewody razem. Małe łuki tworzą się na kilku mikronach szczeliny między powierzchniami, które nie są idealnie płaskie.

Po uderzeniu łuku jest to dość dobry przewodnik, więc napięcie na nim spadnie i prąd wzrośnie, dopóki nie zostanie ograniczony przez resztę systemu.

Generatory Van der Graffa i podobne systemy „elektryczności statycznej” są skutecznie kondensatorami naładowanymi do dużych napięć, które wytwarzają dość wysoki prąd przez bardzo krótki czas. Umożliwia im to wytwarzanie długich, krótkich iskier.

I odwrotnie, spawarki łukowe pracują ze stosunkowo niskim napięciem, może nawet tak niskim jak 20 V, ale bardzo wysokimi prądami (setki lub tysiące amperów). Wymaga to bardzo krótkiej odległości - musisz dotknąć spawanego materiału elektrodą.

Wszystko zależy od tego, jak zdefiniujesz iskrę. Jeśli płonące cząsteczki metalu liczą się jako iskra, możesz stworzyć je z bardzo niskim napięciem. Zwarcie baterii AA 1,5 V powoduje powstanie takich iskier, które można łatwo zobaczyć. Potrzebny jest tutaj prąd wystarczający do stopienia metalu, zwykle prądy o wartości co najmniej 1..5 A są potrzebne, aby iskry były widoczne w świetle dziennym.

Jeśli mówimy o łukach elektrycznych między elektrodami stałymi, musisz spełnić warunki prawa Paschena, które dotyczą napięcia, ciśnienia i odległości między elektrodami. W powietrzu o ciśnieniu atmosferycznym potrzebujesz co najmniej 327 V, aby wytworzyć trwały łuk na odległości 7,5 µm. Co ciekawe, zmniejszenie odległości zwiększy jedynie napięcie, ponieważ jony muszą przebyć określoną odległość, zanim uzyskają wystarczającą energię do wytworzenia wtórnej emisji elektronów po zderzeniu z katodą.

Jeśli możesz dotknąć elektrod, aby początkowo zapalić łuk (przez stopienie metalu wysokimi prądami, jak opisano powyżej), a następnie rozłożyć je na części, możesz uzyskać spory łuk o niższych napięciach. Tak działa spawanie łukowe. Aby utrzymać takie łuki, potrzebujesz zarówno napięcia, jak i wysokiego prądu, przy czym napięcie jest w przybliżeniu proporcjonalne do długości łuku. Typowe napięcia spawalnicze wynoszą 12–36 V, co wystarcza do wytworzenia łuku kilku mm.

Odpowiedź Fizyki Stosowanej nr 2

Czy potrzebujesz wysokiego napięcia lub prądu do wytworzenia iskry?

czym jest iskra :

Światło emitowane przez iskrę nie pochodzi z prądu samych elektronów, ale z materialnego ośrodka fluorescencyjnego w odpowiedzi na zderzenia elektronów. Kiedy elektrony zderzają się z cząsteczkami powietrza w szczelinie, wzbudzają one swoje orbitalne elektrony na wyższe poziomy energii. Kiedy te wzbudzone elektrony wracają do pierwotnego poziomu energii, emitują energię jako światło. Niemożliwe jest utworzenie widocznej iskry w próżni. Bez ingerencji materii zdolnej do przejść elektromagnetycznych iskra będzie niewidoczna (patrz łuk próżniowy)

Energia iskry może być bardzo mała ze względu na wyjątkowo wysoką gęstość z bardzo małej powierzchni. Gwałtownie pole ładunku rośnie wraz ze wzrostem siły w kierunku, w którym się porusza. Zderzenie ze stacjonarnym podobnym ładunkiem nigdy się nie dotyka, ale jest szybko odpychane, aby odchylić swoją ścieżkę i często rozgałęzić się na dwóch różnych ścieżkach i kontynuować w kierunku celu o przeciwnej biegunowości.

Ponieważ prędkość poruszającego się ładunku jest bardzo wolna w przewodach (patrz prędkość dryfu), jego powierzchnia może być tak mała jak naładowane cząsteczki, które przyspieszają w kierunku przeciwnej biegunowości ładunku w mikrosekundach. Po osiągnięciu celu przewodnika występuje opisany powyżej mechanizm, który zachodzi in pico do nanosekund i trwa do momentu rozproszenia zgromadzonej energii w powietrzu.

Eksperymentuj w czasie świąt Bożego Narodzenia
——

Kiedyś dostawaliśmy świecidełko choinkowe Xmas, które jest metalizowanym plastikiem, takim jak plastikowe nasadki, ale rozciąga się jak krótki 40 cm sznurek. Mógłby wskazywać poziomo w kierunku telewizora, zaczynając od odległości 1 m, i rozciągałby się, gdy był bliżej, a następnie zapadał, gdy wartość BDV powietrza ~ 1kV / mm od blichtru została przekroczona około 2 ~ 4 cm. To potwierdziło moje oszacowanie napięcia ładowania. Jednak iskra była ledwo wyczuwalna, gdy Amp płynął w ciągu nanosekundy.

To powietrze detonuje, a nie przewodniki Ale przerwa prądu jest tak mała, że ​​elektroda spawalnicza i cel topią się z gorącego gazu plazmowego na obu końcach.
Gorący ośrodek plazmowy staje się przegrzanym przewodnikiem termicznym i elektrycznym oraz nośnikiem do przesyłania gazu elektrodowego i cząstek w celu przepływu i spawania metalu docelowego.

———-

Tę samą iskrę można wytworzyć z 5 mikrojuli niszczącej energii indukcyjnej zmagazynowanej w spontanicznej przerwie z wysokim napięciem, jeżeli przerwa może być znacznie szybsza niż prędkość dryfowania w przewodniku. —-

Jedną z właściwości wszystkich izolatorów wysokiego napięcia, takich jak powietrze, jest to, że są to dielektryki, które są proporcjonalną stałą pojemności ładunku. Normalizujemy przepuszczalność wszystkich innych dielektryków, takich jak powietrze, które również jest bardzo bliskie 1,0 próżni.

Tak, próżnia ma impedancję elektromagnetyczną, która również rozpada się na znacznie wyższych poziomach w przestrzeni, chyba że występuje przepływ jonów z wiatrów słonecznych lub gorzej, efekt Carringtona ”

Również wszystkie dielektryki są elektryczne izolatorami a większość to izolatory termiczne, z wyjątkiem płynów takich jak olej.

Wszystkie izolatory mają napięcie przebicia, mimo że powietrze ma tendencję do obniżania progu bariery w kV / mm do przebicia z powodu ruchomych naładowanych zanieczyszczeń, które zderzają się i powodują stan lawinowy lub „wyładowanie Townsenda”, można go znacznie pogorszyć lub obniżyć za pomocą częściowego odkurzaj, aż cząsteczek będzie tak mało, że nie będzie żadnych zderzeń, lawiny i prądu przepływu. Faraday scharakteryzował ten łuk wieloma eksperymentami, do tego stopnia, że ​​zainspirował Paschen do opracowania równania ciśnienia powietrza względem progu rozpadu i zainspirował wielu innych, w tym Maxwella, którzy czytali wszystkie eksperymenty Faradaya i poświęcił im więcej uwagi niż wielcy niemieccy matematycy tacy jak Gauss który nalegał na efekty ładunku na odległość, ale miał świetne właściwości matematyczne, gdy wyraźnie było więcej efektów z bliskiej odległości.

Wiemy, że istnieją w zasadzie 3 właściwości ładunku, przewodniki, izolatory i półprzewodniki. Niespodzianka! Powietrze staje się półprzewodnikiem po osiągnięciu napięcia początkowego, powodując iskrę, bez względu na to, jak mała. Nazywamy to w branży elektroenergetycznej napięciem początkowym rozładowania częściowego lub PDIV, które jest jedynie opcjonalnym testem fabrycznym przed napięciem przebicia.

Chwileczkę, jeśli jest to półprzewodnik, czy możemy zrobić z niego TRANZYSTOR !, ponieważ efekt lawinowy na gazie jest ujemnym oporem?

Nie, ale możesz zrobić z niego rurkę próżniową i użyć gazu obojętnego, aby uniknąć utleniania, wtedy masz „półprzewodnik” rurki gazowej. Ale iskrzenie nie jest dobre dla dźwiękowych lamp próżniowych, więc używasz oporu ujemnego lub wzmocnienia gm bardziej wrażliwego na ciepło a następnie napięcie HV jest znacznie poniżej efektu niebieskiej korony, która pojawia się od starości (z powodu zanieczyszczenia elektrody do zanieczyszczenia gazem) korona jest światłem widzialnym, ale gdy wnętrze elementów przed napięciem przebicia (BDV) nazywamy to częściowym rozładowaniem (PD) ps Istnieją około 10 tysięcy prac doktorskich na temat Microsoft Academics lub Google Scholar na ten temat.

Poza progiem zmienia się nieco liniowo z odstępem, z wyjątkiem takich krańców jak 50 um lub 50 km, to jest mniej liniowy.

Ale ze względów praktycznych pamiętaj 1 kV / mm lub 10 kV / cm dla ostrych przewodów i około 3x tej ilości dla gładkich płaskich powierzchni.

Aby zachowywać się jak TRIAC z progiem 1,3 V, szczelina musiałaby zaczynać się od zera, jak wyciągnięcie wtyczki silnika, a długi łuk może zostać wyciągnięty, dopóki dolna wartość progowa prądu trzymającego lub innej siły działającej na powietrze przerwie połączenie .

TRIACS mają również próg prądu trzymającego dla prądu stałego, chociaż zawsze bierzemy pod uwagę następne „przejście przez zero” prądu przemiennego jako czas wyłączenia.

ŁĄCZNOŚĆ --

Z tego powodu styki prądu stałego w przekaźnikach muszą zostać obniżone w stosunku do prądu z obciążeniami indukcyjnymi, ponieważ WYNIK przerwania prądu łuku może osiągnąć ponad 6000 ° C w powietrzu z powodu zawartości tlenu i wodoru.

Wreszcie --

Prosta odpowiedź:

Tak ORAZ Nie zarówno w odniesieniu do napięcia, jak i prądu. Możesz stworzyć iskrę o wysokim napięciu lub prądzie LUB o niskim napięciu lub prądzie,

Eksperyment

Nawet z ogniwa bateryjnego AA lub lepiej ogniwa LiPo z „transformatorem MOT” będzie rysować duży łuk, gdy zostanie odłączony, ale nadal jest niskie napięcie w poprzek łuku, ale bardzo wysokie napięcie tuż przed rozpoczęciem łuku, ponieważ suche styki bardzo szybko się psują ( dt in ns) i wiemy, że V = LdI / dt, ale odbijamy kontakt **

Nie możesz zainicjować łuku, ale możesz rozciągnąć duży łuk powyższym po naładowaniu prądu przez kilka sekund na pierwotnym

Jeśli już przewodzi, tworzenie przerwy izolatora w jakimś dielektryku, takim jak powietrze, SF6 lub olej, wymaga czasu, aby elektrony wzbudziły się i przeskoczyły przez szczelinę (mikrosekundy), ale następnie zamieniają się w tryb półprzewodnikowy i łuk w pikosekundach do mikrosekund wzrostu w zależności od jeśli mówimy o pustce lub zanieczyszczeniu w plastikowej zaślepce Y lub kablu zasilającym XLPE HVAC lub cząstce pyłu w oleju lub wilgotnym powietrzu na szklanej tulei lub błyskawicy WN. Następnie, podobnie jak triaki i diody tunelowe oraz osłony gazowe, mają niski opór ujemny, który zależy od gęstości prądu. Co czyni je również przydatnymi w łuku Oscylatory generujące wysokie napięcie, jak odkrył Tesla, i Nadajniki, jak odkrył Marconi i Faraday przeprowadził wszystkie te eksperymenty wieki temu.