een elektrische boog is een apparaat waarin een elektrische stroom (een stroom van elektronen) wordt veroorzaakt te stromen tussen twee punten gescheiden door een gas. De twee punten worden elektroden genoemd. Degene waaruit de stroom afkomstig is is de kathode. De elektrode waarnaar elektronen stromen is de anode., De term elektrische boog verwijst zowel naar het apparaat zelf als naar de elektrische ontlading die plaatsvindt in het apparaat. Bogen kunnen gebruik maken van hoge, atmosferische of lage druk en kunnen een verscheidenheid aan gassen bevatten. Ze hebben brede toepassingen als lichtgevende lampen; als ovens; voor verwarming, snijden, en lassen; en als hulpmiddelen voor bepaalde soorten chemische analyse.
elektrische geleidbaarheid in gassen
gassen zijn doorgaans slechte geleiders van elektriciteit. De atomen of moleculen waaruit ze bestaan bevatten meestal geen vrije elektronen die nodig zijn om een stroom te laten stromen., Die voorwaarde kan echter veranderen. Als er voldoende energie aan het gas wordt geleverd, zullen de atomen of moleculen ervan uiteenvallen (ioniseren) in geladen deeltjes. Als een vonk door een container van zuurstofgas wordt overgegaan, bijvoorbeeld, ioniseren de zuurstofmoleculen om sommige positief geladen zuurstofionen en sommige negatief geladen zuurstofionen te vormen. Deze geladen deeltjes maken het dan mogelijk dat het gas geleidend wordt.
boogconstructie
in een elektrische boog komt de energie die nodig is om ionisatie te produceren uit een externe bron, zoals een elektrische generator., Een intense stroom van elektronen stroomt in de kathode en dan over de gasgevulde opening naar de anode. Als deze elektronen door het gas gaan, veroorzaken ze ionisatie. Ionen gevormd in het proces maken de stroomstroom tussen elektroden nog gemakkelijker. Voor elk gas is een minimale hoeveelheid energie nodig
)
voor ionisatie bij een bepaalde temperatuur en druk., Die energie staat bekend als het afbraakpotentieel van het gas.
een voorbeeld van een elektrische boog is een bliksemschicht. In de natuur kunnen twee wolken fungeren als elektroden, of elektrische stroom kan stromen tussen een wolk en het aardoppervlak. In beide gevallen, stroom stroomt door de lucht, ioniserende moleculen van zuurstof, stikstof, en andere gassen in de atmosfeer.
het licht en geluid geassocieerd met bliksem zijn het bewijs van een belangrijke verandering die optreedt in het gas tussen elektroden. De stroom van elektrische stroom verwarmt het gas tot hoge temperaturen., Het licht geassocieerd met bliksem is het bewijs van die verandering. De klap van de donder is een ander teken van de verandering—de verwarmde lucht rond de bliksemschicht expandeert snel, het produceren van een geluidsgolf.
De eenvoudigste elektrische boog bestaat uit twee elektroden, vervaardigd van een geleidend materiaal en op korte afstand van elkaar geplaatst. Lucht is het gas dat in deze boog wordt gebruikt. Dit soort elektrische boog werd voor het eerst bestudeerd door de Engelse natuurkundige en scheikundige Humphry Davy (1778-1829) in 1808., verschillende typen elektrische bogen verschillen in twee opzichten van elkaar: de druk waaronder zij werken en de materialen waaruit zij zijn vervaardigd. Elektrische bogen kunnen worden ingesloten in glazen of plastic containers waaruit lucht is gepompt (vacuüm bogen) of waaraan lucht of een ander gas is toegevoegd (hogedruk bogen).
het licht dat door een boog wordt geproduceerd, hangt zowel af van het materiaal waaruit de elektroden worden gemaakt als van het gas dat ze scheidt. Sommige elektroden hebben geen andere functie dan het geleiden van een elektrische stroom in en uit de boog., Andere elektroden worden gekozen omdat ze de neiging om te verdampen wanneer de boog wordt gebruikt, het veranderen van de ontlading die wordt geproduceerd. Verschillende gassen worden gekozen voor gebruik in elektrische bogen, omdat ook zij de geproduceerde ontladingen beïnvloeden. Bijvoorbeeld, elk chemisch element produceert zijn eigen karakteristieke kleur wanneer geïoniseerd.
gebruik van elektrische bogen
vele soorten bogen bestaan, elk met zijn eigen toepassingen. Zo worden booglassers gebruikt voor het lassen (waarbij een metaal wordt gesmolten en in een verbinding wordt toegevoegd). In sommige gevallen is de enige functie van de boog het leveren van warmte., In andere gevallen kan het Metaal van één elektrode daadwerkelijk worden gebruikt bij het vormen van de las. Plasma fakkels worden gebruikt voor het snijden, spuiten, en gasverwarming. Plasma is een term die wordt gebruikt voor hete, geïoniseerde gassen. Het snijden van een metaal met een plasmatoorts kan worden gedaan door middel van een boog gevormd tussen het metaal zelf en een elektrode van de toorts.
elektrische bogen worden vaak als lampen gebruikt vanwege de hoeveelheid licht die ze produceren. Dat licht komt van hete, gloeiende elektroden (koolstofbogen) en soms van verhitte gassen (vlambogen)., De koolstofboog, waarin twee koolstofstaven als elektroden dienen, was de eerste praktische Commerciële Verlichtingsinrichting. Het blijft een van de helderste lichtbronnen en wordt nog steeds gebruikt in theaterprojectoren, grote zoeklichten en Vuurtorens. Vlambogen worden gebruikt in kleurenfotografie en in fotochemische processen omdat ze de natuurlijke zon benaderen. De koolstof is verzadigd met chemicaliën die gemakkelijk afkoken. Deze chemicaliën worden lichtgevend wanneer ze verdampen en worden verwarmd door de boog.,
De kleur van vlambogen hangt af van het materiaal waarvan de elektroden zijn gemaakt. Calciumbogen geven bijvoorbeeld een rode gloed af, terwijl bariumbogen een groene gloed afgeven. In sommige vlambogen is de geproduceerde straling buiten het zichtbare bereik. Kwikbogen bij hoge druk produceren ultraviolette straling. Ze kunnen ook zichtbaar licht produceren in een lage drukbuis als de binnenwanden van de buis zijn bekleed met een fluorescerend materiaal dat bekend staat als een fosfor. Het fosfor zendt zichtbaar licht uit wanneer het wordt getroffen door ultraviolette straling van het kwik.