Вам нужно высокое напряжение или ток, чтобы произвести искру?

Электрическая искра может образоваться при большой потенциальной энергии между двумя проводниками, верно? Мой вопрос: может ли искра образоваться при высоком токе и низком напряжении или только наоборот?

Вам нужно высокое напряжение, чтобы произвести искру в воздухе.

Есть два способа получить высокое напряжение. Одним из них является намеренное создание высокого напряжения.

Другое заключается в том, что вы можете непреднамеренно получить высокое напряжение, оборвав большой ток в индуктивной цепи. Поскольку все проводники в некоторой степени индуктивны, достаточно большой ток, проходящий через размыкающий переключатель, создаст искру при размыкании контактов и попытается остановить ток. Питание лампы накаливания от 12-вольтовой батареи через переходные провода, а затем ее отсоединение обычно вызывает искру при открытии соединения.

До искры ток вообще отсутствует, только напряжение (разность потенциалов) между двумя точками.

Дуговой разряд происходит, когда напряжение достаточно велико, чтобы преодолеть зазор, и затем продолжается, когда проводники разводятся, пока плазма не рассеется. Это зависит от того, насколько велик разрыв; Вы можете легко нарисовать видимые искры от источника питания 12 В, потерев несколько проводников. Крошечные дуги образуют поперек зазора в несколько микронов между не совсем плоскими поверхностями.

Как только дуга зажглась, это довольно хороший проводник, поэтому напряжение на ней будет падать, а ток возрастать, пока она не будет ограничена остальной частью системы.

Генераторы Ван-дер-Граффа и аналогичные системы «статического электричества» представляют собой конденсаторы, заряженные до огромных напряжений, которые вырабатывают довольно высокий ток в течение чрезвычайно короткого промежутка времени. Это позволяет им производить длинные, короткие искры.

Напротив, дуговые сварочные аппараты работают при сравнительно низких напряжениях, например, до 20 В, но с чрезвычайно высокими токами (сотни или тысячи ампер). Это требует очень короткого расстояния - вы должны дотронуться до свариваемого материала электродом.

Все зависит от того, как вы определяете искру. Если горящие металлические частицы считаются искрой, вы можете создать ее с очень низким напряжением. Короткое замыкание батареи 1,5 В АА создает такие искры, которые можно легко увидеть. Здесь вам нужен ток, достаточный для плавления металла, обычно токи, по крайней мере, 1,5 А необходимы для того, чтобы искры можно было наблюдать при дневном свете.

Если мы говорим об электрических дугах между неподвижными электродами, вам необходимо выполнить условия закона Пашена, который касается напряжения, давления и расстояния между электродами. В воздухе при атмосферном давлении вам нужно не менее 327 В, чтобы создать устойчивую дугу на расстоянии 7,5 мкм. Интересно, что уменьшение расстояния только увеличит напряжение, так как ионы должны пройти определенное расстояние, прежде чем они получат достаточную энергию для создания вторичной электронной эмиссии при ударе с катодом.

Если вы можете прикоснуться к электродам, чтобы сначала зажечь дугу (расплавив металл высокими токами, как описано выше), а затем разобрать их, вы можете получить большую дугу с более низкими напряжениями. Так работает дуговая сварка. Чтобы выдержать такие дуги, вам нужно и напряжение, и большой ток, причем напряжение примерно пропорционально длине дуги. Типичные сварочные напряжения 12-36 В, что достаточно для создания дуги в несколько мм.

Прикладная физика ответ № 2

Вам нужно высокое напряжение или ток, чтобы произвести искру?

что такое искра? :

Свет, излучаемый искрой, исходит не от тока самих электронов, а от материальной среды, флуоресцирующей в ответ на столкновения с электронами. Когда электроны сталкиваются с молекулами воздуха в зазоре, они возбуждают свои орбитальные электроны до более высоких энергетических уровней. Когда эти возбужденные электроны возвращаются к своим первоначальным энергетическим уровням, они излучают энергию в виде света. Видимая искра не может образоваться в вакууме. Без вмешательства вещества, способного к электромагнитным переходам, искра будет невидимой (см. Вакуумную дугу)

Энергия искры может быть очень маленькой из-за чрезвычайно высокой плотности из-за чрезвычайно малой площади поверхности. Экспоненциальное поле заряда возрастает с увеличением силы в направлении движения. Столкновение со стационарным подобным зарядом никогда не касается, но быстро отталкивается, чтобы отклонить его путь и часто разветвляется на два разных пути и продолжается к противоположной цели полярности.

Поскольку скорость движущегося заряда в проводниках очень мала (см. Скорость дрейфа), его площадь поверхности может быть такой же маленькой, как у заряженных молекул, которые ускоряются в направлении противоположной полярности заряда в микросекундах и миллисекундах. По достижении цели проводника возникает описанный выше механизм, как это определено, который происходит от пико до наносекунд и длится до тех пор, пока накопленная энергия не рассеется в воздухе.

Эксперимент во время Рождества
——

Раньше мы получали мишуру из елки, которая металлизирована, как пластиковые колпачки, но растягивается, как короткая 40-сантиметровая нить. Он может быть направлен горизонтально к телевизору, начиная с расстояния 1 м, и растягиваться при приближении, а затем к zap, когда BDV воздуха ~ 1 кВ / мм от мишуры превышено примерно на 2 ~ 4 см. Это подтвердило мою оценку напряжения заряда. И все же искра едва чувствовалась, вероятно, с усилением Ампера в течение наносекунды.

Это воздух, который взрывается, а не проводники. Но зазор тока настолько мал, что сварочный электрод и мишень плавятся из горячего плазмообразующего газа на обоих концах.
Горячая плазменная среда становится перегретым тепловым и электрическим проводником и несущей средой для переноса электродного газа и частиц в поток и сварки металла-мишени.

----

Та же самая искра может быть создана из 5 микроджоулей разрушающей индуктивной энергии, накопленной при самопроизвольном разрыве с высоким напряжением, если разрыв может быть намного быстрее, чем скорость дрейфа в проводнике. -

Одним из свойств всех высоковольтных изоляторов, таких как воздух, является то, что они представляют собой диэлектрики, которые являются пропорциональной постоянной зарядной емкости. Мы нормализуем проницаемость всех других диэлектриков, таких как воздух, который также очень близок к 1,0 вакуума.

Да, вакуум обладает электромагнитным импедансом, который также разрушается на гораздо более высоких уровнях в космосе, если только нет потока ионов от солнечных ветров или, что хуже, эффекта Каррингтона ».

Также все диэлектрики являются электрическими изоляторами, и большинство из них также являются теплоизоляторами, за исключением жидкостей, таких как масло.

Все изоляторы имеют напряжение пробоя, даже несмотря на то, что воздух имеет тенденцию понижать барьерный барьер в кВ / мм для пробоя из-за мобильных заряженных загрязняющих веществ, которые сталкиваются и создают лавинное состояние или «разряды Таунсенда», которые могут быть значительно ухудшены или уменьшены с частичным Вакуум, пока частицы не так мало, нет ничего, чтобы столкнуться, лавина и поток тока. Фарадей охарактеризовал эту дугу очень многими экспериментами, настолько, что это вдохновило Пашена на разработку уравнения давления воздуха против порога пробоя и вдохновило многих других, включая Максвелла, который прочитал все эксперименты Фарадея и уделил им больше внимания, чем великие немецкие математики, такие как Гаусс который настаивал на воздействии заряда на расстоянии, но имел отличные математические свойства, когда на близком расстоянии происходило явно больше эффектов.

Мы знаем, что в основном есть 3 свойства заряда, проводники, изоляторы и полупроводники. Сюрприз! Воздух становится полупроводником, как только достигается начальное напряжение, чтобы вызвать искру, независимо от того, насколько она мала. Мы называем это в отрасли энергоснабжения коммунальных предприятий напряжением на входе частичного разряда или PDIV, которое является дополнительным заводским испытанием перед напряжением пробоя.

Подождите минуту, если это полупроводник, можем ли мы сделать из него ТРАНЗИСТОР !, Поскольку лавинный эффект на газ является отрицательным сопротивлением?

Нет, но вы можете сделать из него вакуумную трубку и использовать инертный газ, чтобы избежать окисления, тогда у вас есть газовая трубка «полупроводник». Но для аудио вакуумных трубок дуга не годится, поэтому вы используете отрицательное сопротивление или усиление ГМ, сделанное более чувствительным к теплу. а затем HV смещения его значительно ниже синей коронного эффекта , который происходит от старости (за счет электрода к загазованности) коронным виден свет , но когда интерьер компонентов до напряжения пробоя (BDV) мы называем его частичных разрядов (ЧР) пс есть только на эту тему около 10 тысяч кандидатских диссертаций по академическим программам Microsoft или Google Scholar.

За исключением порога, который изменяется несколько линейно с зазором, за исключением конечностей, таких как 50 мкм или 50 км, тогда он менее линейный.

Но для практических целей запомните 1 кВ / мм или 10 кВ / см для острых проводников и примерно в 3 раза больше для гладких плоских поверхностей.

Чтобы вести себя как TRIAC с порогом 1,3 В, зазор должен начинаться с нуля, как при вытягивании штекера двигателя, и можно вытянуть длинную дугу до тех пор, пока нижний порог удерживающего тока или какая-либо другая сила на воздухе не нарушит соединение. ,

TRIACS также имеют порог удержания тока для постоянного тока, хотя мы всегда рассматриваем следующее «пересечение нуля» переменного тока как время выключения.

КОНТАКТЫ

По этой причине контакты постоянного тока в реле должны быть искажены для тока с индуктивными нагрузками, поскольку РЕЗУЛЬТАТ тока отключения дуги может достигать более 6000 ° С в воздухе из-за содержания кислорода и водорода.

В заключение --

Простой ответ:

Да И Нет как по напряжению, так и по току. Вы можете создать искру с высоким напряжением или током ИЛИ с низким напряжением или током,

эксперимент

Даже от батарейного элемента типа АА или, лучше, от LiPo-элемента с «MOT-трансформатором», когда он отключен, нарисует большую дугу, но напряжение на ней все еще низкое, но очень высокое напряжение перед началом дуги, поскольку сухие контакты очень быстро ломаются ( dt в ns), и мы знаем V = LdI / dt, но имеем отскок контакта **

Вы не можете инициировать дугу, но вы можете растянуть большую дугу с помощью вышеуказанного после зарядки тока в течение нескольких секунд на первичной

Если уже проводящий, создание зазора диэлектрика в каком-то диэлектрике, таком как воздух, SF6 или масло, требует времени, чтобы электроны возбудились и перепрыгнули через этот промежуток (микросекунды), но затем они превращаются в полупроводниковый режим и образуют дугу за пикосекундное или микросекундное время нарастания в зависимости от если мы говорим о пустоте или загрязнении в пластиковой крышке Y или кабеле питания XLPE HVAC, или о частице пыли в масле или небольшом количестве влажного воздуха на стеклянной высоковольтной втулке или молнии. Тогда, как и триаки, туннельные диоды и защитные колпачки, они имеют низкое отрицательное сопротивление, которое зависит от плотности тока. Это также делает их полезными для генераторов, генерирующих дуги высокого напряжения, как открыл Тесла, и передатчиков, как обнаружил Маркони, и Фарадей делал все эти эксперименты много веков назад.