什么是電弧放電?它具有哪些特點(diǎn)及應(yīng)用?
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一、電弧放電及電弧放電特點(diǎn)
兩個(gè)電極在一定電壓下由氣態(tài)帶電粒子,如電子或離子,維持導(dǎo)電的現(xiàn)象。激發(fā)試樣產(chǎn)生光譜。電弧放電主要發(fā)射原子譜線,是發(fā)射光譜分析常用的激發(fā)光源。通常分為直流電弧放電和交流電弧放電兩種。 電弧放電是氣體放電中最強(qiáng)烈的一種自持放電。當(dāng)電源提供較大功率的電能時(shí),極間電壓不需要太高(約幾十伏),兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續(xù)通過較強(qiáng)的電流(幾安至幾十安),并發(fā)出強(qiáng)烈的光輝,產(chǎn)生高溫(幾千至上萬度),這就是電弧放電。
電弧是一束高溫電離氣體, 在外力作用下, 如氣流,外界磁場甚至電弧本身產(chǎn)生的磁場作用下會迅速移動,拉長、卷曲形成十分復(fù)雜的形狀。電弧在電極上的孳生點(diǎn)也會快速移動或跳動。直流電弧要比交流電弧難以熄滅。電弧的形成是由于介質(zhì)的游離而發(fā)生的。
電弧放電的主要特點(diǎn)包括5點(diǎn),這5點(diǎn)分別是:
(1)起弧電壓、電流數(shù)值低
(2)電弧能量集中,溫度很高
(3)電弧是一束質(zhì)量很輕的游離態(tài)氣體,在外力作用下,很易彎曲、變形。
(4)電弧有良好的導(dǎo)電性能、具有很高的電導(dǎo):
(5)電弧有陰極區(qū)(包括陰極斑點(diǎn))、弧柱區(qū)(包括弧柱、弧焰)、陽極區(qū)(包括陽極斑點(diǎn))三部分組成。
產(chǎn)生電弧和電火花的主要原因包括:
(1)高壓擊穿,導(dǎo)線短路,絕緣導(dǎo)線外絕緣層損壞,開斷感應(yīng)電路產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。
(2)大電流將熔斷器熔體熔斷。
(3)燈光搖動爆炸,導(dǎo)線連接處松動等原因造成的。
電火花放電和電弧放電的區(qū)別詳解
電弧放電是由于電極間消電離不充分,放電點(diǎn)不分散,多次連續(xù)在同一處放電而形成,它是穩(wěn)定的放電過程,放電時(shí),爆炸力小,蝕除量低。而火花放電是非穩(wěn)定的放電過程,具有明顯的脈沖特性,放電時(shí)爆炸力大,蝕除量高。
電弧放電的伏安特性曲線為正值(即隨著極間電壓的減小,通過介質(zhì)的電流減小),而火花放電的伏安特性曲線為負(fù)值(即隨著極間電壓的減小,通過介質(zhì)的電流卻增加)。
電弧放電通道形狀顯圓錐形,陽極與陰極斑點(diǎn)大小不同,陽極斑點(diǎn)小,而陰極斑點(diǎn)大,因此,其電流密度也不相同,陽極的電流密度約為2800 A/ cm2 ,陰極電流密度為300 A/ cm2。
火花放電通常為鼓形陽極與陰極斑點(diǎn)大小相等。因此兩極上的電流密度相同而且很高,可達(dá)105~106 A/ cm2
電弧放電通道和電極上的溫度約為7000~8000℃,而火花放電通道和電極上的溫度約為10000~12000℃。
電弧放電的擊穿電壓低,而火花放電的擊穿電壓高。
電弧放電中蝕除量較低,而陰極腐蝕比陽極多,而在電火花放電中,大多數(shù)情況下是陽極腐蝕比陰極多,為此,電火花加工時(shí)工件接脈沖電源正極。
二、電弧放電應(yīng)用
電弧放電在以下7個(gè)不同領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用:
·電焊:通過控制電弧熔化金屬表面,使各部分合并成一個(gè)整體。
·燈泡:利用電弧使燈絲加熱發(fā)光。
·放電燈:用于照明、消毒等應(yīng)用。
·閃電:大氣中發(fā)生的電弧放電現(xiàn)象。
·分析化學(xué):利用電弧放電將樣品轉(zhuǎn)化成氣態(tài),進(jìn)行分析。
·雷達(dá)測距:利用電弧放電觀測目標(biāo)的位置和速度。
·核物理:利用電弧放電來產(chǎn)生高能粒子,以研究原子核結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
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