elektrický oblouk je zařízení, ve kterém elektrický proud (tok elektronů) je způsoben tok mezi dvěma body odděleny plynu. Oba body se nazývají elektrody. Ten, ze kterého pochází proud, je katoda. Elektroda, ke které proudí elektrony, je anoda., Termín elektrický oblouk se týká jak samotného zařízení, tak i elektrického výboje, ke kterému dochází v zařízení. Oblouky mohou využívat vysoké, atmosférické nebo nízké tlaky a mohou obsahovat různé plyny. Mají široké využití jako světelné lampy; jako pece; pro vytápění, řezání a svařování; a jako nástroje pro určité druhy chemické analýzy.
elektrická vodivost v plynech
plyny jsou obvykle špatné vodiče elektřiny. Atomy nebo molekuly, z nichž se skládají, obvykle neobsahují žádné volné elektrony potřebné k proudění proudu., Tato podmínka se však může změnit. Pokud je do plynu dodána dostatečná energie, jeho atomy nebo molekuly se rozpadnou (ionizují) na nabité částice. Pokud jiskra prochází kontejnerem kyslíkového plynu, například molekuly kyslíku ionizují, aby vytvořily některé pozitivně nabité kyslíkové ionty a některé záporně nabité kyslíkové ionty. Tyto nabité částice pak umožňují, aby se plyn stal vodivým.
konstrukce oblouku
v elektrickém oblouku energie potřebná k výrobě ionizace pochází z vnějšího zdroje, jako je elektrický generátor., Intenzivní proud elektronů proudí do katody a pak přes plynovou mezeru k anodě. Jak tyto elektrony procházejí plynem, způsobují ionizaci. Ionty vytvořené v procesu ještě usnadňují tok proudu mezi elektrodami. Pro každý plyn je zapotřebí určité minimální množství energie
)
pro výrobu ionizace při dané teplotě a tlaku., Tato energie je známá jako potenciál rozpadu plynu.
jedním z příkladů elektrického oblouku je blesk. V přírodě mohou dva mraky působit jako elektrody, nebo mezi oblakem a zemským povrchem může proudit elektrický proud. V obou případech proud protéká vzduchem, ionizujícími molekulami kyslíku, dusíku a dalších plynů v atmosféře.
světlo a zvuk spojený s bleskem jsou důkazem důležité změny, ke které dochází v plynu mezi elektrodami. Proud elektrického proudu ohřívá plyn na vysoké teploty., Světlo spojené s bleskem je důkazem této změny. Tleskání hromu je dalším znakem změny-ohřátý vzduch kolem blesku se rychle rozšiřuje a vytváří zvukovou vlnu.
nejjednodušší elektrický oblouk se skládá ze dvou elektrod vyrobených z vodivého materiálu a umístěných kousek od sebe. Vzduch je plyn používaný v tomto oblouku. Tento druh elektrického oblouku poprvé studoval anglický fyzik a chemik Humphry Davy (1778-1829) v roce 1808.,
Různé typy elektrických oblouků se od sebe liší ve dvou ohledech: tlak, při kterém fungují, a materiálů, z nichž jsou vyrobeny. Elektrické oblouky mohou být uzavřeny ve skleněných nebo plastových nádobách, ze kterých byl čerpán vzduch (vakuové oblouky) nebo do kterých byl přidán vzduch nebo nějaký jiný plyn (vysokotlaké oblouky).
světlo produkované obloukem závisí jak na materiálu, ze kterého jsou elektrody vyrobeny, tak na plynu, který je odděluje. Některé elektrody nemají jinou funkci než provádět elektrický proud do oblouku a ven z něj., Jiné elektrody jsou vybrány, protože mají tendenci se odpařovat, když se používá oblouk, čímž se mění výboj, který se vyrábí. Různé plyny jsou vybrány pro použití v elektrických obloucích, protože také ovlivňují produkované výboje. Například Každý chemický prvek vytváří svou vlastní charakteristickou barvu při ionizaci.
použití elektrických oblouků
existuje mnoho typů oblouků, z nichž každý má své vlastní aplikace. Například obloukové svářeče se používají pro svařování (kde je kov roztaven a přidán do kloubu). V některých případech je jedinou funkcí oblouku zásobování teplem., V ostatních případech může být kov z jedné elektrody skutečně použit při vytváření svaru. Plazmové hořáky se používají pro řezání, stříkání a ohřev plynu. Plazma je termín používaný pro horké ionizované plyny. Řezání kovu plazmovým hořákem může být provedeno pomocí oblouku vytvořeného mezi samotným kovem a elektrodou z hořáku.
elektrické oblouky se často používají jako lampy kvůli množství světla, které produkují. Toto světlo pochází z horkých, zářících elektrod (uhlíkové oblouky) a někdy z vyhřívaných plynů (plamenové oblouky)., Uhlíkový oblouk, ve kterém dvě uhlíkové tyče slouží jako elektrody, byl prvním praktickým komerčním osvětlovacím zařízením. Zůstává jedním z nejjasnějších zdrojů světla a stále se používá v divadelních projektorech, velkých světlometech a majácích. Oblouky plamene se používají v barevné fotografii a ve fotochemických procesech, protože úzce přibližují přirozené sluneční světlo. Uhlík je nasycen chemikáliemi, které se snadno vaří. Tyto chemikálie se stávají světelnými, když se odpařují a zahřívají se obloukem.,
barva plamenových oblouků závisí na materiálu, z něhož jsou elektrody vyrobeny. Například vápníkové oblouky vydávají červenou záři, zatímco baryové oblouky vydávají zelenou záři. V některých obloucích plamene je vyrobené záření mimo viditelný rozsah. Rtuťové oblouky při vysokém tlaku produkují ultrafialové záření. Mohou také produkovat viditelné světlo v nízkotlaké trubici, pokud jsou vnitřní stěny trubice potaženy fluorescenčním materiálem známým jako fosfor. Fosfor vydává viditelné světlo, když je zasažen ultrafialovým zářením z rtuti.