Un arco eléctrico es un dispositivo en el que una corriente eléctrica (flujo de electrones), se produce a flujo entre dos puntos separados por una de gas. Los dos puntos se llaman electrodos. El que origina la corriente es el cátodo. El electrodo hacia el que fluyen los electrones es el ánodo., El término arco eléctrico se refiere tanto al dispositivo en sí como a la descarga eléctrica que tiene lugar dentro del dispositivo. Los arcos pueden hacer uso de presiones altas, atmosféricas o bajas y pueden contener una variedad de gases. Tienen amplios usos como lámparas luminosas; como hornos; para calentar, cortar y soldar; y como herramientas para ciertos tipos de análisis químicos.
conductividad eléctrica en gases
Los Gases son normalmente conductores pobres de electricidad. Los átomos o moléculas de los que consisten generalmente no contienen electrones libres necesarios para que una corriente fluya., Sin embargo, esa condición puede cambiar. Si se suministra suficiente energía al gas, sus átomos o moléculas se separarán (ionizarán) en partículas cargadas. Si una chispa pasa a través de un recipiente de gas de oxígeno, por ejemplo, las moléculas de oxígeno se ionizan para formar algunos iones de oxígeno cargados positivamente y algunos iones de oxígeno cargados negativamente. Estas partículas cargadas hacen posible que el gas se convierta en conductor.
construcción de arco
en un arco eléctrico, la energía necesaria para producir ionización proviene de una fuente externa, como un generador eléctrico., Una corriente intensa de electrones fluye hacia el cátodo y luego a través del espacio lleno de gas hasta el ánodo. A medida que estos electrones pasan a través del gas, causan ionización. Los iones formados en el proceso hacen que el flujo de corriente entre los electrodos sea aún más fácil. Para cada gas, se necesita una cantidad mínima de energía
)
para producir ionización a una determinada temperatura y presión., Esa energía se conoce como el potencial de descomposición del gas.
un ejemplo de un arco eléctrico es un rayo. En la naturaleza, dos nubes pueden actuar como electrodos, o la corriente eléctrica puede fluir entre una nube y la superficie de la Tierra. En cualquier caso, la corriente fluye a través del aire, moléculas ionizantes de oxígeno, nitrógeno y otros gases en la atmósfera.
la luz y el sonido asociados con los rayos son evidencia de un cambio importante que se produce en el gas entre los electrodos. El flujo de corriente eléctrica calienta el gas a altas temperaturas., La luz asociada con el rayo es evidencia de ese cambio. El aplauso del trueno es otro signo del cambio: el aire caliente alrededor del rayo se expande rápidamente, produciendo una onda de sonido.
el arco eléctrico más simple consiste en dos electrodos hechos de un material conductor y situados a corta distancia el uno del otro. El aire es el gas utilizado en este arco. Este tipo de arco eléctrico fue estudiado por primera vez por el físico y químico inglés Humphry Davy (1778-1829) en 1808.,
varios tipos de arcos eléctricos difieren entre sí en dos aspectos: la presión a la que operan y los materiales de los que están hechos. Los arcos eléctricos pueden estar encerrados en recipientes de vidrio o plástico desde los que se ha bombeado aire (arcos de vacío) o a los que se ha agregado aire o algún otro gas (arcos de alta presión).
la luz producida por un arco depende tanto del material del que están hechos los electrodos como del gas que los separa. Algunos electrodos no tienen otra función que conducir una corriente eléctrica dentro y fuera del arco., Se eligen otros electrodos porque tienden a vaporizarse cuando se utiliza el arco, cambiando la descarga que se produce. Se eligen varios gases para su uso en arcos eléctricos porque también afectan a las descargas producidas. Por ejemplo, cada elemento químico produce su propio color característico cuando se ioniza.
usos de arcos eléctricos
Existen muchos tipos de arcos, cada uno con sus propias aplicaciones. Por ejemplo, los soldadores de arco se utilizan para soldar (donde un metal se fusiona y se agrega en una junta). En algunos casos, la única función del arco es suministrar calor., En otros casos, el metal de un electrodo puede usarse realmente para formar la soldadura. Las antorchas de Plasma se utilizan para cortar, rociar y calentar gas. Plasma es un término usado para gases ionizados calientes. El corte de un metal con una antorcha de plasma se puede hacer por medio de un arco formado entre el metal mismo y un electrodo de la antorcha.
los arcos eléctricos se utilizan a menudo como lámparas debido a la cantidad de luz que producen. Esa luz proviene de electrodos calientes y brillantes (arcos de carbono) y, a veces, de gases calentados (arcos de llama)., El arco de carbono, en el que dos barras de carbono sirven como electrodos, fue el primer dispositivo de iluminación comercial práctico. Sigue siendo una de las fuentes de luz más brillantes y todavía se utiliza en proyectores de cine de teatro, grandes reflectores y faros. Los arcos de llama se utilizan en la fotografía en color y en procesos fotoquímicos porque se aproximan mucho a la luz solar natural. El carbono está saturado con productos químicos que hierven fácilmente. Estos químicos se vuelven luminosos cuando se evaporan y son calentados por el arco.,
el color de los arcos de llama depende del material del que están hechos los electrodos. Por ejemplo, los arcos de calcio emiten un resplandor rojo, mientras que los arcos de bario emiten un resplandor verde. En algunos arcos de llama, la radiación producida está fuera del rango visible. Los arcos de Mercurio a alta presión producen radiación ultravioleta. También pueden producir luz visible en un tubo de baja presión si las paredes internas del tubo están recubiertas con un material fluorescente conocido como fósforo. El fósforo emite luz visible cuando es golpeado por la radiación ultravioleta del mercurio.