Runājot par volta loka raksturlielumiem, ir vērts pieminēt, ka tai ir zemāks spriegums nekā kvēlizlādei un tas ir atkarīgs no elektronu termoizstarojuma no elektrodiem, kas atbalsta loku. Angļu valodā runājošajās valstīs šis termins tiek uzskatīts par arhaisku un novecojušu.
Loka slāpēšanas paņēmienus var izmantot, lai samazinātu loka ilgumu vai loka veidošanās iespējamību.
20. gs. gadu beigās volta loku plaši izmantoja sabiedriskajam apgaismojumam. Dažas zema spiediena elektriskās lokas tiek izmantotas daudzās lietojumprogrammās. Piemēram, apgaismojumam tiek izmantotas dienasgaismas spuldzes, dzīvsudraba, nātrija un metālu halogenīdu spuldzes. Ksenona loka lampas tika izmantotas filmu projektoriem.
Volta loka atvēršana
Tiek uzskatīts, ka šo parādību pirmo reizi aprakstīja sers Hamfrijs Deivijs 1801. gada rakstā, kas publicēts William Nicholson's Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts. Tomēr Dāvja aprakstītā parādība nebija elektriskā loka, bet tikai dzirkstele. Vēlāki pētniekirakstīja: “Tas acīmredzot ir nevis loka, bet dzirksteles apraksts. Pirmā būtība ir tāda, ka tai jābūt nepārtrauktai, un tās stabi nedrīkst pieskarties pēc tam, kad tas ir radies. Sera Hamfrija Deivī radītā dzirkstele acīmredzami nebija nepārtraukta, un, lai gan tā kādu laiku palika uzlādēta pēc saskares ar oglekļa atomiem, visticamāk, nebija loka savienojuma, kas ir nepieciešams, lai to klasificētu kā voltisku.
Tajā pašā gadā Deivijs publiski demonstrēja efektu Karaliskās biedrības priekšā, izlaižot elektrisko strāvu caur diviem pieskaras oglekļa stieņiem un pēc tam pavelkot tos nelielā attālumā viens no otra. Demonstrācija starp ogles punktiem parādīja "vāju" loku, kuru grūti atšķirt no vienmērīgas dzirksteles. Zinātnieku aprindas viņam nodrošināja jaudīgāku 1000 plākšņu akumulatoru, un 1808. gadā viņš plašā mērogā demonstrēja volta loka rašanos. Viņam ir arī piešķirts tā nosaukums angļu valodā (elektriskā loka). Viņš to sauca par loku, jo tas izpaužas kā augšup vērsts loks, kad attālums starp elektrodiem kļūst tuvu. Tas ir saistīts ar karstas gāzes vadošajām īpašībām.
Kā parādījās volta loka? Pirmo nepārtraukto loku neatkarīgi reģistrēja 1802. gadā un 1803. gadā aprakstīja kā "īpašu šķidrumu ar elektriskām īpašībām" krievu zinātnieks Vasilijs Petrovs, kurš eksperimentēja ar 4200 disku vara-cinka akumulatoru.
Turpmāka izpēte
Deviņpadsmitā gadsimta beigās volta loka bija plaši izplatītaizmanto sabiedriskajam apgaismojumam. Elektrisko loku tendence mirgot un svilpt bija liela problēma. 1895. gadā Herta Markss Airtons uzrakstīja vairākus rakstus par elektrību, paskaidrojot, ka volta loka radās skābekļa saskarē ar oglekļa stieņiem, ko izmantoja loka radīšanai.
1899. gadā viņa bija pirmā sieviete, kas iesniedza savu darbu Elektroinženieru institūtā (IEE). Viņas ziņojums saucās "Elektriskās loka mehānisms". Neilgi pēc tam Ayrton tika ievēlēts par pirmo sievieti Elektroinženieru institūta locekli. Nākamā sieviete institūtā tika uzņemta jau 1958. gadā. Eirtone lūdza Karaliskajā biedrībā izlasīt rakstu, taču viņai to neļāva viņas dzimuma dēļ, un 1901. gadā viņas vietā izlasīja Džons Perijs.
Apraksts
Elektriskais loks ir elektriskās izlādes veids ar vislielāko strāvas blīvumu. Maksimālo strāvu, kas tiek vilkta caur loku, ierobežo tikai vide, nevis pati loka.
Loku starp diviem elektrodiem var ierosināt ar jonizāciju un mirdzizlādi, kad tiek palielināta strāva caur elektrodiem. Elektrodu spraugas pārrāvuma spriegums ir spiediena, attāluma starp elektrodiem un elektrodus aptverošās gāzes veida kombinētā funkcija. Kad sākas loka spriegums, tā spaiļu spriegums ir daudz mazāks nekā kvēlizlādes spriegums, un strāva ir lielāka. Loku gāzēs tuvu atmosfēras spiedienam raksturo redzama gaisma,augsts strāvas blīvums un augsta temperatūra. Tā atšķiras no kvēlizlādes ar to, ka gan elektronu, gan pozitīvo jonu efektīvā temperatūra ir aptuveni vienāda, un svelmes izlādes gadījumā joniem ir daudz zemāka siltumenerģija nekā elektroniem.
Metinot
Pagarinātu loku var ierosināt ar diviem elektrodiem, kas sākotnēji saskaras un eksperimenta laikā ir atdalīti. Šī darbība var izraisīt loku bez augstsprieguma svelmes izlādes. Tādā veidā metinātājs sāk savienojuma metināšanu, uzreiz pieskaroties metināšanas elektrodam sagatavei.
Cits piemērs ir elektrisko kontaktu atdalīšana uz slēdžiem, relejiem vai slēdžiem. Lielas enerģijas ķēdēs var būt nepieciešama loka slāpēšana, lai novērstu kontaktu bojājumus.
Volta loka: raksturlielumi
Elektriskā pretestība pa nepārtrauktu loku rada siltumu, kas jonizē vairāk gāzes molekulu (kur jonizācijas pakāpi nosaka temperatūra), un saskaņā ar šo secību gāze pakāpeniski pārvēršas termiskā plazmā, kas atrodas termiskā līdzsvarā. jo temperatūra ir relatīvi vienmērīgi sadalīta visiem atomiem, molekulām, joniem un elektroniem. Elektronu pārnestā enerģija elastīgu sadursmju rezultātā ātri izkliedējas ar smagākām daļiņām to lielās mobilitātes un lielā skaita dēļ.
Strāvu lokā atbalsta katoda elektronu termiskā un lauka emisija. Pašreizējaisvar koncentrēties ļoti mazā katoda karstajā vietā - apmēram miljons ampēru uz kvadrātcentimetru. Atšķirībā no svelmes izlādes loka struktūra ir grūti atšķirama, jo pozitīvā kolonna ir diezgan spilgta un sniedzas gandrīz līdz elektrodiem abos galos. Katoda kritums un dažu voltu anoda kritums notiek katra elektroda milimetra daļā. Pozitīvajai kolonnai ir mazāks sprieguma gradients, un ļoti īsos lokos tās var nebūt.
Zemas frekvences loka
Zema frekvence (mazāk nekā 100 Hz) Maiņstrāvas loks atgādina līdzstrāvas loku. Katrā ciklā loku ierosina sabrukums, un elektrodi maina lomu, kad strāva maina virzienu. Palielinoties strāvas frekvencei, nav pietiekami daudz laika jonizācijai pie novirzes katrā pusciklā, un, lai uzturētu loku, vairs nav nepieciešams pārtraukums - sprieguma un strāvas raksturlielums kļūst omiskāks.
Vieta starp citām fiziskajām parādībām
Dažādas loka formas ir nelineārās strāvas un elektriskā lauka modeļu jaunas īpašības. Loka notiek ar gāzi piepildītā telpā starp diviem vadošiem elektrodiem (bieži vien volframa vai oglekļa), kā rezultātā rodas ļoti augsta temperatūra, kas spēj izkausēt vai iztvaikot lielāko daļu materiālu. Elektriskā loka ir nepārtraukta izlāde, savukārt līdzīga elektriskā dzirksteļaizlāde ir momentāna. Volta loka var rasties vai nu līdzstrāvas ķēdēs, vai maiņstrāvas ķēdēs. Pēdējā gadījumā viņa varstreikot katru strāvas pusciklu. Elektriskais loks atšķiras no kvēlizlādes ar to, ka strāvas blīvums ir diezgan augsts un sprieguma kritums lokā ir zems. Katodā strāvas blīvums var sasniegt vienu megaampēru uz kvadrātcentimetru.
Iznīcinošs potenciāls
Elektriskajam lokam ir nelineāra attiecība starp strāvu un spriegumu. Kad loks ir izveidots (vai nu pārejot no kvēlizlādes, vai īslaicīgi pieskaroties elektrodiem un pēc tam tos atdalot), strāvas palielināšanās rada zemāku spriegumu starp loka spailēm. Šis negatīvās pretestības efekts prasa, lai ķēdē būtu jāievieto kāda veida pozitīva pretestība (piemēram, elektriskais balasts), lai uzturētu stabilu loku. Šī īpašība izraisa to, ka nekontrolēti elektriskie loki mašīnā ir tik destruktīvi, jo, tiklīdz rodas loks, tas paņems arvien vairāk strāvas no līdzstrāvas sprieguma avota, līdz ierīce tiek iznīcināta.
Praktisks pielietojums
Rūpnieciskā mērogā elektriskos lokus izmanto metināšanai, plazmas griešanai, elektriskās izlādes apstrādei, kā loka lampu filmu projektoros un apgaismojumā. Elektriskās loka krāsnis tiek izmantotas tērauda un citu vielu ražošanai. Kalcija karbīdu iegūst šādā veidā, jo, lai panāktu endotermisku reakciju (2500 ° C temperatūrā), liels daudzumsenerģija.
Oglekļa loka gaismas bija pirmās elektriskās gaismas. Tos izmantoja ielu lampām 19. gadsimtā un specializētām ierīcēm, piemēram, prožektoriem līdz Otrajam pasaules karam. Mūsdienās zema spiediena elektriskie loki tiek izmantoti daudzās jomās. Piemēram, apgaismojumam tiek izmantotas dienasgaismas, dzīvsudraba, nātrija un metālu halogenīdu spuldzes, savukārt filmu projektoros tiek izmantotas ksenona loka spuldzes.
Intensīva elektriskā loka veidošanās, piemēram, maza mēroga loka uzliesmojums, ir sprāgstvielu detonatoru pamatā. Kad zinātnieki uzzināja, kas ir volta loks un kā to var izmantot, efektīvi sprāgstvielas ir papildinājušas pasaules ieroču klāstu.
Galvenais atlikušais lietojums ir augstsprieguma sadales iekārtas pārvades tīkliem. Mūsdienu ierīcēs tiek izmantots arī augstspiediena sēra heksafluorīds.
Secinājums
Neskatoties uz volta loka apdegumu biežumu, to uzskata par ļoti noderīgu fizisku parādību, ko joprojām plaši izmanto rūpniecībā, ražošanā un dekoratīvos priekšmetos. Viņai ir sava estētika, un viņa bieži tiek parādīta zinātniskās fantastikas filmās. Volta loka sakāve nav letāla.
