Unapozungumzia sifa za arc ya voltaic, ni muhimu kutaja kwamba ina volteji ya chini kuliko kutokwa kwa mwanga na inategemea mionzi ya thermionic ya elektroni kutoka kwa elektroni zinazoauni arc. Katika nchi zinazozungumza Kiingereza, neno hili linachukuliwa kuwa la kizamani na halitumiki.
Mbinu za ukandamizaji wa tao zinaweza kutumika kupunguza muda wa arc au uwezekano wa utepe.
Mwishoni mwa miaka ya 1800, safu ya voltaic ilitumiwa sana kwa taa za umma. Baadhi ya safu za umeme za shinikizo la chini hutumiwa katika programu nyingi. Kwa mfano, taa za fluorescent, zebaki, sodiamu na taa za chuma za halide hutumiwa kwa taa. Taa za Xenon arc zilitumika kwa projekta za filamu.
Kufungua safu ya voltaic
Tukio hili linaaminika kuwa lilielezewa kwa mara ya kwanza na Sir Humphry Davy katika makala ya 1801 iliyochapishwa katika Jarida la William Nicholson la Filosofi Asilia, Kemia na Sanaa. Hata hivyo, jambo lililoelezwa na Davy halikuwa arc ya umeme, lakini tu cheche. Wachunguzi wa baadayealiandika: Haya ni maelezo ya wazi si ya safu, lakini ya cheche. Kiini cha kwanza ni kwamba lazima iwe na kuendelea, na miti yake haipaswi kugusa baada ya kutokea. Cheche iliyoundwa na Sir Humphry Davy kwa wazi haikuwa endelevu, na ingawa ilibaki na chaji kwa muda baada ya kugusana na atomi za kaboni, kuna uwezekano mkubwa hakuna muunganisho wa arc, ambayo ni muhimu kwa uainishaji wake kama voltaic.
Katika mwaka huo huo, Davy alionyesha athari hadharani mbele ya Jumuiya ya Kifalme kwa kupitisha mkondo wa umeme kupitia vijiti viwili vya kaboni vinavyogusa na kisha kuzivuta kwa umbali mfupi. Maonyesho hayo yalionyesha safu "dhaifu", isiyoweza kutambulika kutoka kwa cheche thabiti, kati ya sehemu za mkaa. Jumuiya ya kisayansi ilimpa betri yenye nguvu zaidi ya sahani 1000, na mwaka wa 1808 alionyesha tukio la arc ya voltaic kwa kiwango kikubwa. Pia anasifiwa kwa jina lake kwa Kiingereza (electric arc). Aliita arc kwa sababu inachukua fomu ya upinde wa juu wakati umbali kati ya electrodes inakuwa karibu. Hii ni kutokana na sifa za upitishaji wa gesi moto.
Tao la voltaic lilionekanaje? Safu ya kwanza inayoendelea ilirekodiwa kwa uhuru mnamo 1802 na ikaelezewa mnamo 1803 kama "kioevu maalum chenye sifa za umeme" na mwanasayansi wa Urusi Vasily Petrov, ambaye alikuwa akifanya majaribio ya betri ya zinki ya shaba ya diski 4,200.
Utafiti zaidi
Mwishoni mwa karne ya kumi na tisa, safu ya voltaic ilikuwa pana.kutumika kwa taa za umma. Tabia ya arcs za umeme kuzima na kuzomea ilikuwa shida kubwa. Mnamo mwaka wa 1895, Hertha Marx Ayrton aliandika mfululizo wa karatasi kuhusu umeme, akieleza kwamba safu ya voltaic ilitokana na oksijeni kugusana na vijiti vya kaboni vilivyotumiwa kuunda arc.
Mnamo 1899, alikuwa mwanamke wa kwanza kuwahi kutoa karatasi yake mwenyewe kabla ya Taasisi ya Wahandisi wa Umeme (IEE). Ripoti yake ilikuwa na jina la "Mechanism of the Electric Arc". Muda mfupi baadaye, Ayrton alichaguliwa kama mwanachama wa kwanza wa kike wa Taasisi ya Wahandisi wa Umeme. Mwanamke aliyefuata alikubaliwa katika taasisi hiyo tayari mnamo 1958. Ayrton aliomba kusoma karatasi mbele ya Jumuiya ya Kifalme, lakini hakuruhusiwa kufanya hivyo kwa sababu ya jinsia yake, na The Mechanism of the Electric Arc ilisomwa na John Perry badala yake mnamo 1901.
Maelezo
Tao la umeme ni aina ya umwagaji wa umeme wenye msongamano wa juu zaidi wa sasa. Upeo wa sasa unaotolewa kupitia arc umezuiwa tu na mazingira, si na arc yenyewe.
Mzingo kati ya elektrodi mbili unaweza kuanzishwa kwa uwekaji wa ioni na kutokwa kwa mwanga wakati mkondo wa maji kupitia elektrodi unapoongezeka. Voltage ya kuvunjika kwa pengo la electrode ni kazi ya pamoja ya shinikizo, umbali kati ya electrodes, na aina ya gesi inayozunguka electrodes. Wakati arc inapoanza, voltage yake ya mwisho ni chini sana kuliko ile ya kutokwa kwa mwanga, na sasa ni ya juu. Arc katika gesi karibu na shinikizo la anga ina sifa ya mwanga unaoonekana,wiani mkubwa wa sasa na joto la juu. Inatofautiana na kutokwa kwa mwanga kwa kuwa halijoto faafu ya elektroni na ioni chanya ni takriban sawa, na katika kutokwa kwa mwanga, ayoni huwa na nishati ya chini zaidi ya mafuta kuliko elektroni.
Wakati wa kulehemu
Safu iliyopanuliwa inaweza kuanzishwa kwa elektroni mbili ambazo zimegusana na kutenganishwa wakati wa jaribio. Hatua hii inaweza kuanzisha arc bila kutokwa kwa mwanga wa voltage ya juu. Hivi ndivyo mchomaji anavyoanza kulehemu kiungio kwa kugusa papo hapo elektrodi ya kulehemu kwenye kifaa cha kufanyia kazi.
Mfano mwingine ni utenganisho wa viunganishi vya umeme kwenye swichi, relay au vivunja saketi. Katika mizunguko ya juu ya nishati ukandamizaji wa arc unaweza kuhitajika ili kuzuia uharibifu wa mawasiliano.
Tao la Voltaic: sifa
Ukinzani wa umeme kwenye safu inayoendelea hutengeneza joto ambalo hutengeza molekuli zaidi za gesi (ambapo kiwango cha ioni hubainishwa na halijoto), na kwa mujibu wa mlolongo huu, gesi hubadilika polepole na kuwa plazima ya mafuta ambayo iko katika msawazo wa joto. kwani halijoto inasambazwa kwa usawa kwa atomi zote, molekuli, ayoni na elektroni. Nishati inayohamishwa na elektroni hutawanywa kwa haraka na chembe nzito zaidi kupitia migongano elastic kwa sababu ya uhamaji wao wa juu na idadi kubwa.
Mkondo wa mkondo katika arc hutumika kwa utoaji wa halijoto na uga wa elektroni kwenye kathodi. Sasainaweza kujilimbikizia katika sehemu ndogo sana ya moto kwenye cathode - kwa utaratibu wa amperes milioni kwa sentimita ya mraba. Tofauti na kutokwa kwa mwanga, muundo wa arc hauwezi kutofautishwa, kwani safu nzuri ni mkali kabisa na inaenea karibu na elektroni kwenye ncha zote mbili. Kushuka kwa cathode na kushuka kwa anode ya volt chache hutokea ndani ya sehemu ya millimeter ya kila electrode. Safu wima chanya ina gradient ya chini ya volteji na inaweza kuwa haipo katika safu fupi sana.
Arc frequency ya chini
Marudio ya chini (chini ya Hz 100) Arc ya AC inafanana na DC arc. Katika kila mzunguko, arc imeanzishwa na kuvunjika, na electrodes hubadilisha majukumu wakati sasa inabadilisha mwelekeo. Kadiri masafa ya sasa yanavyoongezeka, hakuna muda wa kutosha wa uwekaji ionization katika tofauti katika kila mzunguko wa nusu, na utengano hauhitajiki tena ili kudumisha safu - tabia ya voltage na ya sasa inakuwa ohmic zaidi.
Mahali miongoni mwa matukio mengine ya kimwili
Maumbo tofauti ya safu ni sifa zinazojitokeza za mifumo ya uga isiyo ya mstari na ya umeme. Arc hutokea katika nafasi iliyojaa gesi kati ya elektroni mbili za conductive (mara nyingi tungsten au kaboni), na kusababisha joto la juu sana linaloweza kuyeyuka au kuyeyusha nyenzo nyingi. Arc ya umeme ni kutokwa kwa kuendelea, wakati kutokwa kwa cheche za umeme sawa ni papo hapo. Arc ya voltaic inaweza kutokea ama katika saketi za DC au katika saketi za AC. Katika kesi ya mwisho, anawezapiga kila nusu ya mzunguko wa sasa. Arc ya umeme inatofautiana na kutokwa kwa mwanga kwa kuwa wiani wa sasa ni wa juu na kushuka kwa voltage ndani ya arc ni chini. Katika kathodi, msongamano wa sasa unaweza kufikia megaampere moja kwa kila sentimita ya mraba.
Uwezo wa Kuharibu
Tao la kielektroniki lina uhusiano usio wa mstari kati ya sasa na volti. Mara tu arc imeundwa (ama kwa kuendelea kutoka kwa kutokwa kwa mwanga au kwa kugusa kwa muda mfupi electrodes na kisha kuwatenganisha), ongezeko la sasa husababisha voltage ya chini kati ya vituo vya arc. Athari hii hasi ya upinzani inahitaji kwamba aina fulani ya impedance chanya (kama ballast ya umeme) iwekwe kwenye saketi ili kudumisha safu thabiti. Sifa hii ndiyo inayosababisha arcs za umeme zisizodhibitiwa kwenye mashine kuwa hatari sana, kwani mara tu safu itatokea itavuta mkondo zaidi na zaidi kutoka kwa chanzo cha voltage ya DC hadi kifaa kiharibiwe.
Matumizi ya vitendo
Kwa kiwango cha viwanda, arcs za umeme hutumika kwa kulehemu, kukata plasma, kutengeneza uondoaji wa umeme, kama taa ya arc katika vioozaji vya filamu na katika mwanga. Tanuru za arc za umeme hutumiwa kuzalisha chuma na vitu vingine. Carbide ya kalsiamu hupatikana kwa njia hii, kwa kuwa kufikia mmenyuko wa mwisho wa joto (kwa joto la 2500 ° C) kiasi kikubwa chanishati.
Taa za arc za kaboni zilikuwa taa za kwanza za umeme. Zilitumika kwa taa za barabarani katika karne ya 19 na kwa vifaa maalum kama vile taa za utafutaji hadi Vita vya Kidunia vya pili. Leo, arcs za umeme za shinikizo la chini hutumiwa katika maeneo mengi. Kwa mfano, taa za umeme, zebaki, sodiamu na chuma hutumika kuwasha, wakati taa za xenon arc hutumika kwa vioozaji vya filamu.
Kuundwa kwa safu kali ya umeme, kama mmweko wa tao la kiwango kidogo, ni msingi wa vimumunyisho vinavyolipuka. Wanasayansi walipojifunza safu ya voltaic ni nini na jinsi inavyoweza kutumika, vilipuzi bora vimejaza aina mbalimbali za silaha za dunia.
Programu kuu iliyosalia ni swichi ya volteji ya juu kwa mitandao ya upokezaji. Vifaa vya kisasa pia hutumia shinikizo la juu la sulfuri hexafluoride.
Hitimisho
Licha ya mara kwa mara ya kuchomwa kwa safu ya voltaic, inachukuliwa kuwa jambo muhimu sana la kimwili, ambalo bado linatumika sana katika viwanda, utengenezaji na bidhaa za mapambo. Ana urembo wake mwenyewe na mara nyingi huonyeshwa katika filamu za sci-fi. Kushindwa kwa safu ya voltaic sio mbaya.
