스파크를 생성하려면 고전압 또는 전류가 필요합니까?

두 도체 사이에 높은 잠재적 에너지가있을 때 전기 스파크가 형성 될 수 있습니다. 내 질문은 스파크가 고전류 및 저전압으로 형성 될 수 있습니까?

공기를 통해 스파크를 생성하려면 고전압이 필요합니다.

고전압을 얻는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 고의적으로 고전압을 만드는 것입니다.

다른 하나는 유도 회로에서 큰 전류를 차단하여 의도하지 않게 고전압을 얻을 수 있다는 것입니다. 모든 도체가 어느 정도 유도 성이므로 접점 스위치를 통해 충분히 높은 전류가 흐르면 접점이 열리고 전류를 차단하려고 할 때 스파크가 발생합니다. 점프 리드를 통해 12V 배터리에서 헤드 라이트 전구를 공급 한 다음, 연결선을 열면 스파크가 발생합니다.

스파크 이전에는 전류가 전혀 없으며 두 지점 사이에 전압 (전위차) 만 있습니다.

아크 방전 은 전압이 갭을 극복하기에 충분히 높을 때 발생하며, 플라즈마가 소멸 될 때까지 도체가 분리 될 때 계속됩니다. 이것은 간격이 얼마나 큰지에 달려 있습니다. 일부 도체를 함께 문지르면 12V 전원 공급 장치에서 눈에 띄는 스파크를 쉽게 그릴 수 있습니다. 완벽하게 평평하지 않은 표면 사이의 수 미크론 간격에 걸쳐 작은 호가 형성됩니다.

아크에 부딪히면 상당히 좋은 도체이므로, 시스템의 나머지 부분에 의해 제한 될 때까지 전압이 흐르고 전류가 증가합니다.

Van der Graff 발생기 및 이와 유사한 "정전기"시스템은 매우 짧은 기간 동안 상당히 높은 전류를 생성하는 거대한 전압으로 효과적으로 충전되는 커패시터입니다. 이를 통해 길고 짧은 스파크가 발생합니다.

반대로 아크 용접기는 20V 정도의 낮은 전압이지만 매우 높은 전류 (수백 또는 수천 A)로 작동합니다. 여기에는 매우 짧은 거리가 필요합니다. 전극으로 용접되는 재료를 만져야합니다.

그것은 모두 스파크를 정의하는 방법에 달려 있습니다. 금속 입자를 태우는 불꽃으로 간주되면 매우 낮은 전압의 금속 입자를 만들 수 있습니다. 1.5V AA 배터리를 단락 시키면 스파크가 발생하여 쉽게 볼 수 있습니다. 여기에 필요한 것은 금속을 녹일 수있는 충분한 전류이며, 일반적으로 일광에서 스파크를 관찰하려면 최소한 1.5A의 전류가 필요합니다.

고정 전극 사이에서 전기 아크를 이야기하는 경우 전압, 압력 및 전극 사이의 거리와 관련된 파첸 법칙 의 조건을 충족해야합니다 . 대기압에서 대기 상태에서 7.5µm 거리에 걸쳐 지속적인 아크를 생성하려면 327V 이상이 필요합니다. 흥미롭게도, 거리를 줄이면 이온이 음극과의 충격에 대한 2 차 전자 방출을 생성하기에 충분한 에너지를 얻기 전에 특정 거리를 이동해야하기 때문에 전압을 증가시킬뿐입니다.

전극을 만져 처음에 아크를 점화 (위에 설명 된대로 높은 전류로 금속을 녹임) 한 다음 분리하면 더 낮은 전압으로 큰 아크를 얻을 수 있습니다. 이것이 아크 용접의 작동 방식입니다. 이러한 아크를 유지하려면 전압과 높은 전류가 필요하며 전압은 아크 길이에 대략 비례합니다. 일반적인 용접 전압은 12-36V이며 몇 mm의 아크를 생성하기에 충분합니다.

응용 물리학 답변 # 2

스파크를 생성하려면 고전압 또는 전류가 필요합니까?

스파크 란? :

스파크에 의해 방출 된 빛은 전자의 전류 자체에서 나오는 것이 아니라 전자와의 충돌에 반응하여 물질 매체에서 형광이납니다. 전자가 갭에서 공기 분자와 충돌하면 궤도 전자를 더 높은 에너지 수준으로 여기시킵니다. 이 여기 된 전자가 원래의 에너지 수준으로 떨어지면 에너지를 빛으로 방출합니다. 진공 상태에서 가시 스파크가 발생하는 것은 불가능합니다. 전자기 전이가 가능한 개재물이 없으면 스파크가 보이지 않습니다 (진공 아크 참조).

스파크 에너지는 매우 작은 표면적에서 매우 높은 밀도로 인해 매우 작을 수 있습니다. 전하 장 지수는 이동하는 방향으로 힘이 증가함에 따라 상승합니다. 정지 된 유사한 전하와 충돌하는 것은 결코 건드리지 않지만 경로를 편향시키고 종종 두 개의 다른 경로로 분기하여 반대 극성 목표를 향해 계속해서 반발됩니다.

이동 전하의 속도가 도체에서 매우 느리기 때문에 (드리프트 속도 참조), 표면적은 대전 분자가 마이크로 대 밀리 초 단위로 반대 전하 전하쪽으로 가속 될 수 있습니다. 일단 도체 타겟에 도달하면, 피코에서 나노초로 발생하고 저장된 에너지가 공기 중에서 소산 될 때까지 지속되는 상기 정의 된 메커니즘이 발생한다.

크리스마스 시간에 실험
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우리는 플라스틱 캡처럼 금속 화 된 플라스틱이지만 짧은 40cm 끈처럼 뻗어있는 Xmas 🌲 트리 틴셀을 얻었습니다. 1m 거리에서 시작하여 TV를 가로 방향으로 가리킬 수 있으며 틴셀에서 ~ 1kV / mm의 공기 BDV가 약 2 ~ 4cm를 초과하면 za 거리가 stretch니다. 충전 전압 추정치를 확인했습니다. 그러나 아마 나노초에 Amp가 흐르면 스파크가 거의 느껴지지 않을 것입니다.

도체가 아닌 폭발 하는 공기입니다. 그러나 전류의 간격이 너무 작아 용접 전극과 타겟이 플라즈마 핫 가스에서 양쪽 끝에서 녹습니다.
고온 플라즈마 매체는 과열 된 열 및 전기 전도체 및 전극 가스 및 입자의 전달이 타겟 금속을 유동 및 용접하기위한 캐리어 매체가된다.

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브레이크가 도체의 드리프트 속도보다 훨씬 빠를 수있는 경우, 고전압의 자발적 브레이크에 저장된 5 마이크로 줄의 파괴 유도 에너지로부터 동일한 스파크가 생성 될 수있다. —-

공기와 같은 모든 고전압 절연체의 특성 중 하나는 유전체이며, 이는 전하 용량의 비례 상수입니다. 우리는 공기와 같은 다른 모든 유전체의 투과성을 정상화하는데 이는 진공의 1.0에 매우 가깝습니다.

예. 진공은 EM 임피던스를 가지고 있으며 태양풍으로부터의 이온 흐름이 나쁘거나 캐링턴 효과가 없다면 공간에서 훨씬 더 높은 수준으로 분해됩니다.”

또한 모든 유전체는 전기 절연체이며 대부분 오일과 같은 유체를 제외한 열 절연체입니다.

모든 절연체는 눈사태 조건을 충돌하고 발생시키는 이동식 충전 된 오염 물질 또는“타운센드 방전”으로 인해 공기가 장벽 임계 값을 kV / mm 단위로 분해하는 경향이 있어도 파괴 전압이 있습니다. 입자가 너무 적을 때까지 진공 상태로두면 충돌, 애벌 런치 및 흐름 전류가 없습니다. 패러데이는이 아크를 많은 실험으로 특징 지었으므로 파첸은 공기 압력 대 파괴 임계 값 방정식을 개발하고 맥스웰을 포함하여 패러데이의 모든 실험을 읽고 가우스와 같은 위대한 독일 수학자보다 더 많은 관심을 얻은 맥스웰을 비롯한 많은 사람들에게 영감을주었습니다. 가까운 거리에서 더 많은 효과가 발생했을 때, 멀리서도 전하의 영향을 주장하면서도 뛰어난 수학 특성을 가졌습니다.

우리는 기본적으로 3 가지 전하 특성, 도체, 절연체 및 반도체가 있다는 것을 알고 있습니다. 놀람! Inception Voltage에 도달하면 공기는 반도체가되어 아무리 작아도 스파크가 발생합니다. 우리는 이것을 전력 유틸리티 산업 인 부분 방전 개시 전압 또는 PDIV에서 부릅니다.

반도체 인 경우 1 분 정도 기다리십시오. 가스에 대한 애벌 런치 효과가 부정적인 저항이기 때문에 TRANSISTOR를 만들 수 있습니까?

그러나 진공관을 만들고 불활성 가스를 사용하여 산화를 피할 수 있으며 가스관 "반도체"를 가지고 있지만 아크는 오디오 진공관에는 좋지 않으므로 열에 더 민감한 부정적인 저항 또는 gm 게인을 사용하십시오. 그리고 잘 노령에서 (가스에 의한 오염에 전극) 발생 청색 코로나 효과 아래 HV 바이어스를 코로나 가시광이지만 실내 내압 전에 성분 (BDV) 우리 호출 부분 방전 (PD)로 할 때 PS있다 이 주제만으로도 Microsoft Academics 또는 Google Scholar에 대한 약 10,000 개의 박사 학위 논문이 있습니다.

임계 값 이외에 50um 또는 50km와 같은 말단을 제외하고 간격이 다소 선형으로 변하면 덜 선형입니다.

그러나 실제적인 목적으로 날카로운 도체의 경우 1kV / mm 또는 10kV / cm를 기억하고 매끄러운 평평한 표면의 경우이 양의 약 3 배를 기억하십시오.

1.3V의 임계 값을 갖는 TRIAC처럼 동작하려면 모터의 플러그를 뽑는 것과 같이 간격이 0부터 시작해야하며, 유지 전류의 낮은 임계 값 또는 공기에 대한 다른 힘이 연결을 끊을 때까지 긴 아크를 그릴 수 있습니다. .

TRIACS는 또한 AC의 다음 "제로 크로싱"을 항상 스위치 오프 시간으로 간주하지만 DC에 대한 홀딩 전류 임계 값을 갖습니다.

연락처 —-

이러한 이유로, 아크 및 차단 아크 전류 의 결과 는 산소 및 수소 함량으로 인해 공기에서 6000 ℃ 이상에 도달 할 수 있으므로 유도 성 부하의 전류에 대해 계전기의 DC 접점을 디 레이팅해야합니다 .

마지막으로 ---

간단한 답변 :

전압과 전류 모두에 예와 아니오. 고전압 또는 전류 또는 저전압 또는 전류로 스파크를 만들 수 있습니다.

실험

AA 배터리 셀 또는 "MOT 변압기"가 장착 된 LiPo 셀에서도 연결이 끊어지면 큰 아크가 발생하지만 아크를 가로 지르는 전압은 여전히 ​​낮지 만, 건조한 접점이 매우 빨리 끊어지기 때문에 아크가 시작되기 직전에 매우 높은 전압입니다 ( dt는 ns)이고 V = LdI / dt는 알고 있지만 연락처 바운스가 있습니다 **

아크를 시작할 수는 없지만 기본에서 몇 초 동안 전류를 충전 한 후 위와 같이 큰 아크를 늘릴 수 있습니다

이미 전도 중이라면 공기 또는 SF6 또는 오일과 같은 일부 유전체에 절연체 갭을 생성하면 전자가 갭 (마이크로 초)을 가로 질러 흥분하고 도약하는 데 시간이 걸리지 만, 반도체 모드로 전환되고 피코 초에서 마이크로 초 상승 시간에 따라 아크 플라스틱 Y 캡 또는 XLPE HVAC 전원 케이블 의 공극 또는 오염 물질 또는 유리 HV 부싱 또는 번개의 기름 또는 일부 습한 공기의 먼지 입자에 대해 이야기하는 경우 . 그런 다음 트라이 액 및 터널 다이오드 및 가스 튜브 보호기와 마찬가지로 전류 밀도에 따라 낮은 음의 저항을 갖습니다. 테슬라가 발견 한 아크 고전압 발생 발진기와 마르코니가 발견 한 트랜스미터와 패러데이는 수 세기 전에 이러한 모든 실험을 수행 한 데에도 유용합니다.