Language
Country/Area
No result found
Таинственная сила электрических искр: почему они могут зажечь все в одно мгновение?
Искра — это внезапный электрический разряд, который возникает, когда достаточно сильное электрическое поле создает заряженный проводящий путь в обычно изолирующей среде, такой как воздух или другие газы. искра. Это явление побудило многих ученых, таких как Майкл Фарадей, охарактеризовать его как «прекрасную вспышку света, сопровождающую обычный разряд электрического тока».
Быстрый переход искры из непроводящего состояния в проводящее сопровождается кратковременной вспышкой света и резким хлопком.
Искры возникают, когда приложенное электрическое поле превышает электрическую прочность среды. Для воздуха пробивная прочность составляет около 30 кВ/см на уровне моря. Различные эксперименты покажут изменения этого числа в зависимости от влажности, атмосферного давления, формы электродов (например, игольчатые и плоские, полусферические и т. д.) и расстояния между ними, и даже типа формы волны, например синусоида или косинусоидальная прямоугольная волна.
На начальном этапе протекания тока свободные электроны в зазоре (от космических лучей или фонового излучения) ускоряются электрическим полем, вызывая лавину Таунсенда. Когда эти электроны сталкиваются с молекулами воздуха, они создают больше ионов и новых электронов, которые также ускоряются. В конечном итоге тепловая энергия становится мощным источником ионов, вызывающих пробой диэлектрика в области внутри пустоты.
После того, как пустота разрушается, предел протекания тока определяется доступным зарядом (например, электростатическим разрядом) или сопротивлением внешнего источника питания. Если источник питания продолжает подавать ток, искра превратится в явление непрерывного разряда, называемое дугой. Электрические искры могут также возникать в изолирующих жидкостях или твердых телах, но механизм их пробоя отличается от механизма пробоя искр в газах.
История EDM
В 1671 году Лейбниц открыл, что искры связаны с электричеством. В 1708 году Сэмюэл Уолл провел эксперимент по получению искр путем трения резины о ткань. В 1752 году Тома Франсуа Даллибар поручил французскому ветерану собирать молнии в лейденскую банку в деревне Марли, основываясь на эксперименте, предложенном Бенджамином Франклином, доказавшем, что молния и электричество — это одно и то же явление. А знаменитый эксперимент Франклина с воздушным змеем стал примером успешного извлечения искр из облаков во время грозы.
Применение EDM
Источник возгорания
Для воспламенения топливно-воздушной смеси в свече зажигания бензинового двигателя внутреннего сгорания используется электрическая искра. Заряд в свече зажигания разряжается от изолированного центрального электрода к клемме заземления. Напряжение для искры обеспечивается катушкой зажигания или магнетогенератором и подключается к свече зажигания через изолированные провода. Пламенные запальники используют электрическую искру для зажигания пламени на некоторых плитах и газовых горелках, заменяя традиционное летающее пламя.
Беспроводная связь
Передатчики с искровым разрядником используют электрический искровой разрядник для генерации радиочастотного электромагнитного излучения, которое может использоваться в качестве передатчика для беспроводной связи. Передатчики с искровым разрядником широко применялись в течение первых тридцати лет, с 1887 по 1916 год, но затем были вытеснены системами на электронных лампах и не применялись для связи до 1940 года. Широкое распространение искровых передатчиков привело к тому, что «Искра» стала прозвищем судовых радистов.
Металлообработка
Электрическое искрение также используется в различных технологиях металлообработки. Электроэрозионная обработка (ЭЭО), иногда называемая электроискровой обработкой, использует искровые разряды для удаления материала с заготовки. Данная технология в основном применяется для твердых металлов, которые трудно поддаются обработке традиционными методами. Искровое плазменное спекание (ИПС) — это метод спекания, при котором через проводящий порошок в графитовой пресс-форме пропускают импульсный постоянный ток. SPS быстрее традиционного горячего изостатического прессования.
Химический анализ
Свет, создаваемый электрической искрой, можно использовать в спектроскопическом методе, называемом искровой эмиссионной спектроскопией. Высокоэнергетические импульсные лазеры также могут использоваться для создания электрических искр. Лазерно-индуцированная эмиссионная спектроскопия (LIBS) — это метод атомно-эмиссионной спектроскопии, в котором для возбуждения атомов в образце используются высокоэнергетические импульсные лазеры. Этот метод также известен как лазерная искровая спектроскопия (ЛИСС). Электрические искры также используются для создания ионов в масс-спектрометрии. Опасности электрических искр
Электрические искры опасны для людей, животных и даже статических предметов. Электрические искры могут стать причиной воспламенения горючих материалов, жидкостей, газов и паров. Даже случайные статические разряды, возникающие, например, при включении света или других цепей, могут стать причиной возникновения искр от легковоспламеняющихся паров, таких как бензин, ацетон, пропан или порошки на мукомольном заводе.
Если человек носит с собой высоковольтный статический электрический ток или находится вблизи источника высоковольтного тока, между проводником и его телом будут проскакивать искры, высвобождая огромную энергию, которая может вызвать серьезные ожоги, повреждение сердца и внутренних органов и даже вызвать Генерация дуговой вспышки. Даже относительно слабые искры, например, от электрошокера, могут перегрузить электрические пути нервной системы, вызывая непроизвольные сокращения мышц или нарушая ритм сердца.Искры часто указывают на наличие поля высокого напряжения: чем выше напряжение, тем большее расстояние может преодолеть искра.
Таким образом, электрическая искра — это не только увлекательное физическое явление, но и стимул для глубоких размышлений о безопасности, технологиях и применении. Есть ли за этими явлениями еще неразгаданные тайны, которые нам предстоит исследовать?
