En elektrisk lysbue, der er en enhed, hvor en elektrisk strøm (en strøm af elektroner) er forårsaget til at flyde mellem to punkter, der er adskilt af en gas. De to punkter kaldes elektroder. Den, hvorfra strømmen stammer, er katoden. Elektroden mod hvilke elektroner Flo.er anoden., Udtrykket elektrisk lysbue henviser både til selve enheden såvel som til den elektriske udladning, der finder sted i enheden. Buer kan gøre brug af høje, atmosfæriske eller lave tryk og kan indeholde en række gasser. De har bred anvendelse som lysende lamper; som ovne; til opvarmning, skæring, og svejsning; og som værktøjer til visse former for kemisk analyse.
elektrisk ledningsevne i gasser
gasser er normalt dårlige ledere af elektricitet. De atomer eller molekyler, som de består af, indeholder normalt ingen frie elektroner, der er nødvendige for, at en strøm kan strømme., Denne betingelse kan dog ændre sig. Hvis der tilføres tilstrækkelig energi til gassen, vil dens atomer eller molekyler bryde fra hinanden (ionisere) i ladede partikler. Hvis en gnist ledes gennem en beholder med iltgas, for eksempel, ioniserer iltmolekyler for at danne nogle positivt ladede iltioner og nogle negativt ladede iltioner. Disse ladede partikler gør det derefter muligt for gassen at blive ledende.
Buekonstruktion
i en elektrisk lysbue kommer den energi, der er nødvendig for at producere ionisering, fra en ekstern kilde, såsom en elektrisk generator., En intens strøm af elektroner strømmer ind i katoden og derefter over det gasfyldte hul til anoden. Når disse elektroner passerer gennem gassen, forårsager de ionisering. Ioner dannet i processen gør strømmen af strøm mellem elektroder endnu lettere. For hver gas er der brug for en vis minimumsmængde Energi
)
til fremstilling af ionisering ved en given temperatur og tryk., Denne energi er kendt som gasens nedbrydningspotentiale.
et eksempel på en elektrisk lysbue er en lynbolt. I naturen kan to skyer fungere som elektroder, eller elektrisk strøm kan strømme mellem en sky og jordens overflade. I begge tilfælde strømmer strømmen gennem luften, ioniserende molekyler af ilt, nitrogen og andre gasser i atmosfæren.
lyset og lyden i forbindelse med lyn er tegn på en vigtig ændring, der forekommer i gassen mellem elektroder. Strømmen af elektrisk strøm opvarmer gassen til høje temperaturer., Lyset forbundet med lyn er tegn på denne ændring. Tordenklappen er et andet tegn på forandringen-den opvarmede luft omkring lynbolten udvider sig hurtigt og producerer en lydbølge.
den enkleste lysbue består af to elektroder fremstillet af et ledende materiale og ligger en kort afstand fra hinanden. Luft er den gas, der bruges i denne bue. Denne form for elektrisk lysbue blev først undersøgt af den engelske fysiker og kemiker Humphry Davy (1778-1829) i 1808.,
forskellige typer elektriske buer adskiller sig fra hinanden i to henseender: det tryk, de opererer på, og de materialer, de er fremstillet af. Elektriske buer kan indkapsles i glas-eller plastbeholdere, hvorfra luft er pumpet ud (vakuumbuer), eller hvortil der er tilsat luft eller anden gas (højtryksbuer).
lyset produceret af en bue afhænger både af det materiale, hvorfra elektroderne er fremstillet, og på den gas, der adskiller dem. Nogle elektroder har ingen anden funktion end at lede en elektrisk strøm ind og ud af lysbuen., Andre elektroder vælges, fordi de har tendens til at fordampe, når buen bruges, hvilket ændrer udledningen, der produceres. Forskellige gasser vælges til brug i elektriske buer, fordi de også påvirker de producerede udledninger. For eksempel producerer hvert kemisk element sin egen karakteristiske farve, når den ioniseres.
anvendelser af elektriske buer
Der findes mange typer buer, hver med sine egne applikationer. For eksempel anvendes buesvejsere til svejsning (hvor et metal smeltes og tilsættes i en ledd). I nogle tilfælde er buens eneste funktion at levere varme., I andre tilfælde kan metallet fra en elektrode faktisk anvendes til dannelse af svejsningen. Plasma fakler bruges til skæring, sprøjtning, og gas opvarmning. Plasma er et udtryk, der anvendes til varme ioniserede gasser. Skæring af et metal med en plasmabrænder kan ske ved hjælp af en bue dannet mellem selve metallet og en elektrode fra faklen.
elektriske buer bruges ofte som lamper på grund af mængden af lys, de producerer. Dette lys kommer fra varme, glødende elektroder (kulstofbuer) og undertiden fra opvarmede gasser (flammebuer)., Kulstofbuen, hvor to kulstofstænger tjener som elektroder, var den første praktiske kommercielle belysningsenhed. Det er stadig en af de lyseste kilder til lys og bruges stadig i teater motion-picture projektorer, store søgelygter og fyrtårne. Flammebuer bruges i farvefotografering og i fotokemiske processer, fordi de tæt tilnærmes naturligt solskin. Kulstoffet er mættet med kemikalier, der koger let af. Disse kemikalier bliver lysende, når de fordamper og opvarmes af buen.,
farven på flammebuer afhænger af det materiale, som elektroderne er fremstillet af. For eksempel afgiver calciumbuer en rød glød, mens bariumbuer afgiver en grøn glød. I nogle flammebuer er den producerede stråling uden for det synlige område. Kviksølvbuer ved højt tryk producerer ultraviolet stråling. De kan også producere synligt lys i et lavtryksrør, hvis rørets indre vægge er belagt med et fluorescerende materiale kendt som en fosfor. Fosfor udsender synligt lys, når det rammes af ultraviolet stråling fra kviksølv.