A voltaikus ív jellemzőiről beszélve érdemes megemlíteni, hogy az ívnek kisebb a feszültsége, mint az izzító kisüléseké, és az ívet támogató elektródák elektronjainak termikus sugárzására támaszkodik. Az angol nyelvű országokban ez a kifejezés archaikusnak és elavultnak számít.
Az ívelnyomási technikák használhatók az ív időtartamának vagy az ívképződés valószínűségének csökkentésére.
Az 1800-as évek végén a feszültségívet széles körben használták közvilágításra. Néhány alacsony nyomású elektromos ívet számos alkalmazásban használnak. Világításra például fénycsöveket, higany-, nátrium- és fémhalogén lámpákat használnak. Xenon ívlámpákat használtak filmvetítőkhöz.
A feszültségív kinyitása
Ezt a jelenséget feltehetően először Sir Humphry Davy írta le egy 1801-es cikkében, amelyet William Nicholson Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts című folyóiratában tettek közzé. A Davy által leírt jelenség azonban nem elektromos ív volt, hanem csak egy szikra. Későbbi felfedezőkezt írta: „Ez nyilvánvalóan nem egy ív, hanem egy szikra leírása. Az elsőnek az a lényege, hogy folytonosnak kell lennie, és a pólusai nem érintkezhetnek a keletkezés után. A Sir Humphry Davy által keltett szikra nyilvánvalóan nem folytonos, és bár a szénatomokkal való érintkezés után egy ideig feltöltött maradt, az ívnek nagy valószínűséggel nem volt kapcsolata, ami szükséges ahhoz, hogy a voltikusnak minősítsék.
Ugyanabban az évben Davy nyilvánosan bemutatta a hatást a Királyi Társaság előtt úgy, hogy elektromos áramot vezetett át két egymáshoz érő szénrudakon, majd kis távolságra elhúzta őket egymástól. A demonstráció egy "gyenge" ívet mutatott, amelyet alig lehetett megkülönböztetni az állandó szikrától, a szénpontok között. A tudományos közösség egy nagyobb teljesítményű, 1000 lemezes akkumulátorral látta el, 1808-ban pedig nagy léptékben demonstrálta a voltív ív előfordulását. Nevét is tulajdonítják angolul (elektromos ív). Ívnek nevezte, mert felfelé ívelő alakot ölt, amikor az elektródák közötti távolság közel lesz. Ez a forró gáz vezetőképességének köszönhető.
Hogyan jelent meg a volt ív? Az első folyamatos ívet egymástól függetlenül 1802-ben rögzítették, és 1803-ban Vaszilij Petrov orosz tudós „elektromos tulajdonságokkal rendelkező különleges folyadékként” írta le, aki egy 4200 lemezes réz-cink elemmel kísérletezett.
További tanulmány
A tizenkilencedik század végén a voltikus ív széles körben elterjedtközvilágításra használják. Az elektromos ívek villogásra és sziszegésre való hajlama komoly problémát jelentett. 1895-ben Hertha Marx Ayrton egy sor dolgozatot írt az elektromosságról, kifejtve, hogy a volt ív annak az eredménye, hogy az oxigén érintkezik az ív létrehozásához használt szénrudakkal.
1899-ben ő volt az első nő, aki saját dolgozatot adott az Institute of Electrical Engineers (IEE) előtt. Beszámolója „Az elektromos ív mechanizmusa” címet viselte. Nem sokkal ezután Ayrtont megválasztották az Institute of Electrical Engineers első női tagjává. A következő nőt már 1958-ban vették fel az intézetbe. Ayrton kérvényezte, hogy olvasson el egy újságot a Royal Society előtt, de ezt neme miatt nem engedték meg neki, az elektromos ív mechanizmusát pedig John Perry olvasta fel helyette 1901-ben.
Leírás
Az elektromos ív a legnagyobb áramsűrűségű elektromos kisülés típusa. Az íven keresztül felvett maximális áramot csak a környezet korlátozza, maga az ív nem.
Az ív két elektróda között ionizációval és izzókisüléssel indítható, ha az elektródákon áthaladó áramot növeljük. Az elektródarés áttörési feszültsége a nyomás, az elektródák közötti távolság és az elektródákat körülvevő gáz típusának együttes függvénye. Amikor egy ív megindul, a kapocsfeszültsége sokkal kisebb, mint az izzító kisülésé, és az áramerősség nagyobb. A gázokban a légköri nyomás közelében kialakuló ívet látható fény jellemzi,nagy áramsűrűség és magas hőmérséklet. Ez abban különbözik az izzító kisüléstől, hogy az elektronok és a pozitív ionok effektív hőmérséklete megközelítőleg azonos, és izzító kisülésben az ionok hőenergiája sokkal kisebb, mint az elektronoké.
Hegesztéskor
A kísérlet során két kezdetben érintkező és szétválasztott elektródával egy kiterjesztett ív indítható. Ez a művelet nagyfeszültségű izzítókisülés nélkül ívet hozhat létre. Ez az a mód, ahogy a hegesztő elkezdi a kötés hegesztését úgy, hogy a hegesztőelektródát azonnal hozzáérinti a munkadarabhoz.
Egy másik példa az elektromos érintkezők szétválasztása kapcsolókon, reléken vagy megszakítókon. Nagy energiájú áramkörökben ívelnyomásra lehet szükség az érintkezési sérülések elkerülése érdekében.
Veltaív ív: jellemzők
Az elektromos ellenállás folytonos ív mentén hőt hoz létre, amely több gázmolekulát ionizál (ahol az ionizáció mértékét a hőmérséklet határozza meg), és ennek a sorrendnek megfelelően a gáz fokozatosan termikus plazmává alakul, amely termikus egyensúlyban van mivel a hőmérséklet viszonylag egyenletesen oszlik el minden atomra, molekulára, ionra és elektronra. Az elektronok által átvitt energia gyorsan szétoszlik a nehezebb részecskékkel rugalmas ütközések révén, nagy mobilitásuk és nagy számuk miatt.
Az ívben lévő áramot a katódon lévő elektronok termikus és térkibocsátása támogatja. Jelenlegia katódon egy nagyon kicsi forró pontra koncentrálható - egymillió amper négyzetcentiméterenként. Az izzító kisüléssel ellentétben az ívszerkezet alig különböztethető meg, mivel a pozitív oszlop meglehetősen világos, és mindkét végén majdnem az elektródákig terjed. A katód esése és néhány voltos anódesése az egyes elektródák milliméteres töredékén belül történik. A pozitív oszlop alacsonyabb feszültséggradienssel rendelkezik, és nagyon rövid ívekben hiányozhat.
Alacsony frekvenciájú ív
Alacsony frekvencia (kevesebb, mint 100 Hz) A váltakozó áramú ív egyenáramú ívhez hasonlít. Minden ciklusban az ív meghibásodásból indul ki, és az elektródák szerepe megváltozik, amikor az áram irányát változtatja. Ahogy az áramfrekvencia növekszik, nincs elég idő az ionizációra a divergenciánál minden félciklusban, és az ív fenntartásához már nincs szükség letörésre - a feszültség és az áram karakterisztikája ohmosabb lesz.
Egy hely a többi fizikai jelenség között
A különböző ívformák a nemlineáris áram- és elektromos términtázatok kialakulóban lévő tulajdonságai. Az ív két vezetőképes elektróda (gyakran wolfram vagy szén) közötti gázzal töltött térben keletkezik, ami nagyon magas hőmérsékletet eredményez, amely a legtöbb anyagot képes megolvasztani vagy elpárologtatni. Az elektromos ív folyamatos kisülés, míg a hasonló elektromos szikrakisülés pillanatnyi. Voltív ív előfordulhat egyenáramú vagy váltóáramú áramkörökben. Az utóbbi esetben megteheticsapjon le az áram minden félciklusára. Az elektromos ív abban különbözik az izzító kisüléstől, hogy az áramsűrűség meglehetősen nagy, és az íven belüli feszültségesés kicsi. A katódon az áramsűrűség elérheti az egy megampert négyzetcentiméterenként.
Pusztító potenciál
Az elektromos ívnek nemlineáris kapcsolata van az áram és a feszültség között. Az ív létrehozása után (akár izzítókisülésből való előrehaladással, akár az elektródák rövid megérintésével, majd szétválasztásával), az áramerősség növekedése alacsonyabb feszültséget eredményez az ívkivezetések között. Ez a negatív ellenállási hatás megköveteli, hogy valamilyen pozitív impedanciát (például elektromos előtétet) helyezzenek el az áramkörben a stabil ív fenntartása érdekében. Ez a tulajdonság az, ami miatt a gépben az ellenőrizetlen elektromos ívek annyira pusztítóak, mivel amint az ív fellép, egyre több áramot vesz fel a DC feszültségforrásból, amíg az eszköz megsemmisül.
Gyakorlati alkalmazás
Ipari méretekben az elektromos íveket hegesztésre, plazmavágásra, elektromos kisülési megmunkálásra, ívlámpaként filmvetítőkben és világításban használják. Az elektromos ívkemencéket acél és más anyagok előállítására használják. Ily módon kalcium-karbidot állítanak elő, mivel az endoterm reakció eléréséhez (2500 °C hőmérsékleten) nagy mennyiségűenergia.
A széníves lámpák voltak az első elektromos lámpák. A 19. században utcai lámpákhoz és speciális eszközökhöz, például keresőlámpákhoz használták őket egészen a második világháborúig. Ma sok területen alkalmaznak alacsony nyomású elektromos íveket. Például fluoreszcens, higany-, nátrium- és fémhalogén lámpákat használnak a világításhoz, míg a xenon ívlámpákat a filmvetítőkhöz.
Az intenzív elektromos ív kialakulása, akár egy kisméretű ívvillanás, a robbanó detonátorok alapja. Amikor a tudósok megtanulták, mi az a voltív ív, és hogyan használható, a hatékony robbanóanyagok feltöltötték a világ különféle fegyvereit.
A fennmaradó fő alkalmazás az átviteli hálózatok nagyfeszültségű kapcsolóberendezései. A modern eszközök nagynyomású kén-hexafluoridot is használnak.
Következtetés
A voltaikus ívégések gyakorisága ellenére nagyon hasznos fizikai jelenségnek számít, még mindig széles körben használják az iparban, a gyártásban és a dekorációs cikkekben. Megvan a maga esztétikája, és gyakran szerepel sci-fi filmekben. A voltív ív legyőzése nem végzetes.
