電弧放電,電弧放電是什么意思
電弧放電,電弧放電是什么意思
??? 兩個電極在一定電壓下由氣態帶電粒子,如電子或離子,維持導電的現象。激發試樣產生光譜。電弧放電主要發射原子譜線,是發射光譜分析常用的激發光源。通常分為直流電弧放電和交流電弧放電兩種。
氣體放電中最強烈的一種自持放電。當電源提供較大功率的電能時,若極間電壓不高(約幾十伏),兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續通過較強的電流(幾安至幾十安),并發出強烈的光輝,產生高溫(幾千至上萬度),這就是電弧放電。電弧是一種常見的熱等離子體(見等離子體應用)。
電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光柱和電極斑點。電弧的重要特點是電流增大時,極間電壓下降,弧柱電位梯度也低,每厘米長電弧電壓降通常不過幾百伏,有時在1伏以下。弧柱的電流密度很高,每平方厘米可達幾千安,極斑上的電流密度更高。
電弧放電可分為 3個區域:陰極區、弧柱和陽極區。其導電的機理是:陰極依靠場致電子發射和熱電子發射效應發射電子;弧柱依靠其中粒子熱運動相互碰撞產生自由電子及正離子,呈現導電性,這種電離過程稱為熱電離;陽極起收集電子等作用,對電弧過程影響常較小。在弧柱中,與熱電離作用相反,電子與正離子會因復合而成為中性粒子或擴散到弧柱外,這一現象稱為去電離。在穩定電弧放電中,電離速度與去電離速度相同,形成電離平衡。此時弧柱中的平衡狀態可用薩哈公式描述。
能量平衡是描述電弧放電現象的又一重要定律。能量的產生是電弧的焦耳熱,能量的發散則通過輻射、對流和傳導三種途徑。改變散熱條件可使電弧參數改變,并影響放電的穩定性。
電弧通常可分為長弧和短弧兩類。長弧中弧柱起重要作用。短弧長度在幾毫米以下,陰極區和陽極區起主要作用。
根據電弧所處的介質不同又分為氣中電弧和真空電弧兩種。液體(油或水)中的電弧實際在氣泡中放電,也屬于氣中電弧。真空電弧實際是在稀薄的電極材料蒸氣中放電。這二種電弧的特性有較大差別。
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生的磁場作用下會迅速移動(每秒可達幾百米),拉長、卷曲形成十分復雜的形狀。電弧在電極上的孳生點也會快速移動或跳動。
在電力系統中,開關分斷電路時會出現電弧放電。由于電弧弧柱的電位梯度小,如大氣中幾百安以上電弧電位梯度只有15伏/厘米左右。在大氣中開關分斷100千伏5安電路時,電弧長度超過7米。電流再大,電弧長度可達30米。因此要求高壓開關能夠迅速地在很小的封閉容器內使電弧熄滅,為此,專門設計出各種各樣的滅弧室。滅弧室的基本類型有:①采用六氟化硫、真空和油等介質;②采用氣吹、磁吹等方式快速從電弧中導出能量;③迅速拉長電弧等。直流電弧要比交流電弧難以熄滅。
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電弧放電可用于焊接、冶煉、照明、噴涂等。這些場合主要是利用電弧的高溫、高能量密度、易控制等特點。在這些應用中,都需使電弧穩定放電。目前的電子產品,如等離子電視、等離子顯示器其顯示原理也是倚賴電弧放電。
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