Un arc électrique est un dispositif dans lequel un le courant (un flux d’électrons) est amené à circuler entre deux points séparés par un gaz. Les deux points sont appelés électrodes. Celui d’où provient le courant est la cathode. L’électrode vers laquelle les électrons circulent est l’anode., Le terme arc électrique se réfère à la fois à l’appareil lui-même ainsi qu’à la décharge électrique qui a lieu à l’intérieur de l’appareil. Les Arcs peuvent utiliser des pressions élevées, atmosphériques ou basses et peuvent contenir une variété de gaz. Ils ont de larges utilisations comme lampes lumineuses; comme fours; pour le chauffage, la coupe et le soudage; et comme outils pour certains types d’analyse chimique.
conductivité électrique dans les gaz
Les gaz sont normalement de mauvais conducteurs d’électricité. Les atomes ou molécules dont ils sont constitués ne contiennent généralement pas d’électrons libres nécessaires à la circulation d’un courant., Cette condition peut toutefois changer. Si une énergie suffisante est fournie au gaz, ses atomes ou molécules se décomposent (s’ionisent) en particules chargées. Si une étincelle est passée à travers un récipient d’oxygène gazeux, par exemple, les molécules d’oxygène s’ionisent pour former des ions oxygène chargés positivement et des ions oxygène chargés négativement. Ces particules chargées permettent alors au gaz de devenir conducteur.
l’Arc de la construction
Dans un arc électrique, l’énergie nécessaire pour produire l’ionisation provient d’une source externe, telle qu’un générateur électrique., Un flux intense d’électrons s’écoule dans la cathode, puis à travers l’espace rempli de gaz jusqu’à l’anode. Lorsque ces électrons traversent le gaz, ils provoquent une ionisation. Les Ions formés dans le processus facilitent encore plus le flux de courant entre les électrodes. Pour chaque gaz, une quantité minimale d’énergie est nécessaire
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pour produire de l’ionisation à une température et une pression donnée., Cette énergie est connue sous le nom de potentiel de dégradation du gaz.
Un exemple d’un arc électrique est un éclair. Dans la nature, deux nuages peuvent agir comme des électrodes, ou un courant électrique peut circuler entre un nuage et la surface de la Terre. Dans les deux cas, le courant circule dans l’air, l’ionisation des molécules d’oxygène, d’azote et d’autres gaz dans l’atmosphère.
la lumière et le son associés à la foudre sont la preuve d’un changement important qui se produit dans le gaz entre les électrodes. Le flux de courant électrique chauffe le gaz à des températures élevées., La lumière associée à la foudre est la preuve de ce changement. Le coup de tonnerre est un autre signe du changement—l’air chauffé autour de l’éclair se dilate rapidement, produisant une onde sonore.
l’arc électrique le plus simple est constitué de deux électrodes faites d’un matériau conducteur et situées à une courte distance l’une de l’autre. L’Air est le gaz utilisé dans cet arc. Ce type d’arc électrique a été étudié pour la première fois par le physicien et chimiste anglais Humphry Davy (1778-1829) en 1808.,
différents types d’arcs électriques diffèrent les uns des autres à deux égards: la pression à laquelle ils fonctionnent et les matériaux dont ils sont fabriqués. Les arcs électriques peuvent être enfermés dans des récipients en verre ou en plastique à partir desquels de l’air a été pompé (arcs sous vide) ou auxquels de l’air ou un autre gaz a été ajouté (arcs haute pression).
la lumière produite par un arc dépend à la fois du matériau à partir duquel les électrodes sont fabriquées et du gaz qui les sépare. Certaines électrodes n’ont pas d’autre fonction que de conduire un courant électrique Dans et hors de l’arc., D’autres électrodes sont choisies car elles ont tendance à se vaporiser lorsque l’arc est utilisé, modifiant ainsi la décharge produite. Divers gaz sont choisis pour être utilisés dans les arcs électriques car ils affectent également les décharges produites. Par exemple, chaque élément chimique produit sa propre couleur caractéristique lorsqu’il est ionisé.
Utilise des arcs électriques
de Nombreux types d’arcs existent, chacune avec ses propres applications. Par exemple, les soudeurs à l’arc sont utilisés pour le soudage (où un métal est fondu et ajouté dans un joint). Dans certains cas, la seule fonction de l’arc est de fournir de la chaleur., Dans d’autres cas, le métal d’une électrode peut effectivement être utilisé pour former la soudure. Les torches à Plasma sont utilisées pour la coupe, la pulvérisation et le chauffage au gaz. Le Plasma est un terme utilisé pour les gaz ionisés chauds. La Coupe d’un métal avec une torche à plasma peut être effectuée au moyen d’un arc formé entre le métal lui-même et une électrode de la torche.
Les arcs électriques sont souvent utilisés comme lampes en raison de la quantité de lumière qu’ils produisent. Cette lumière provient d’électrodes chaudes et incandescentes (arcs de carbone) et, parfois, de gaz chauffés (arcs de flamme)., L’arc en carbone, dans lequel deux tiges de carbone servent d’électrodes, a été le premier dispositif d’éclairage commercial pratique. Il reste l’une des sources de lumière les plus brillantes et est toujours utilisé dans les projecteurs de cinéma, les grands projecteurs et les phares. Les arcs de flamme sont utilisés en photographie couleur et dans les processus photochimiques car ils se rapprochent étroitement du soleil naturel. Le carbone est saturé de produits chimiques qui s’évaporent facilement. Ces produits chimiques deviennent lumineux quand ils s’évaporent et sont chauffés par l’arc.,
la couleur des arcs de flamme dépend du matériau dont sont faites les électrodes. Par exemple, les arcs de calcium dégagent une lueur rouge, tandis que les arcs de baryum dégagent une lueur verte. Dans certains arcs de flamme, le rayonnement produit est en dehors de la plage visible. Les arcs de Mercure à haute pression produisent un rayonnement ultraviolet. Ils peuvent également produire de la lumière visible dans un tube à basse pression si les parois internes du tube sont recouvertes d’un matériau fluorescent appelé phosphore. Le phosphore émet de la lumière visible lorsqu’il est frappé par le rayonnement ultraviolet du mercure.