قوس الکتریکی
ارسال شده در جمعه Oct 26, 2012 8:43 pm توسط whiteapple
.
.
.
.

قوس الکتریکی
ارسال شده در جمعه Oct 26, 2012 8:43 pm توسط whiteapple

تاریخچه
در سال 1802 پتروف (V.P.Petrof) كشف كرد كه اگر دو تكه زغال چوب را به قطب های باتری بزرگی وصل كنیم و آنها را به هم تماس دهیم و سپس كمی از هم جدا كنیم شعله روشنی بین دو تكه زغال دیده می شود. و انتهای آنها كه از شدت گرما سفید شده است نور خیره كننده ای گسیل می دارد. قوس الكتریكی هفت سال بعد دیوی (H.Davy) فیزیكدان انگلیسی این پدیده را مشاهده نمود و پیشنهاد كرد كه این پدیده به احترام ولتا قوس ولتا نامیده شود. آزمایش ساده اگر بخواهیم در یك روش ساده ای ایجاد قوس الكتریكی را نشان دهیم باید دو تكه كربن را روی گیره قابل تنظیم سوار نمود (بهتر است كه به جای زغال چوب معمولی میله خاصی كه از كربن قوس ساخته می شود و با فشار دادن مخلوط گرافیت ، كربن سیاه و مواد چسبنده به وجود می آیند، استفاده شود). چشمه جریان می تواند برق شهر هم باشد برای اجتناب ازاینكه در لحظه تماس تكه های كربن مدار كوتاه ایجاد شود باید رئوستایی به طور متوالی به قوس وصل شود. معمولا برق شهر با جریان متناوب تغذیه می شود. ولی در صورتی كه جریان مستقیم از آن عبور كند قوس پایدارتر است به طوری كه یكی از الكترودها همیشه مثبت «آند)و دیگری همواره منفی «كاتد)است.





ماهیت قوس الكتریكی در قوس الكتریكی الكترودها در اثر حرارت سفید رنگ میشود. ستونی از گاز ملتهب رسانای خوب الكتریكی بین الكترودها وجود دارد. در قوسمعمولی این ستون نوری بسیار كمتر از نور تكه های كربن سفید شده از آزمایش*های مربوطبه گرما گسیل می كنند. چون الكترود مثبت دمایش از الكترود منفی بیشتر است زود تر ازبین می رود. در نتیجه تصعید شدید كربن صورت گرفته و در آن الكترود (الكترود مثبت) فرورفتگی به وجود می آید كه به دهانه مثبت معروف است و داغ ترین نقطه الكترودهاست. دمای دهانه در هوا و در فشار جو به 4000 درجه سانتیگراد می رسد. در لامپ های قوسیسازوكارهای منظم و خود كار خاصی برای نزدیك كردن تكه های كربن با سرعت یكنواخت وقتیبا سوختن از بین می روند، مورد استفاده قرار می گیرند. برای اینكه سایش و خوردگیالكترود مثبت به خاطر دمای بالایش بیشتر است،برای همین همیشه الكترود كربن مثبتكلفت تر از الكترود منفی اختیار می شود. دماهای بالا در قوس الكتریكی قوس الكتریكیمی تواند بین الكترودهای فلزی ساخته شده از آهن ، مس و غیره نیز بگیرد. در این حالتالكترودها به میزان زیادی ذوب و تبخیر می شوند و این عمل به مقدار زیادی آزمایش*هایمربوط به گرما احتیاج دارد. به این دلیل دمای مركز الكترود فلزی معمولا كمتر ازدمای الكترود كربنی است (2000 تا 2500 درجه سانتیگراد). قوسی كه بین الكترودهایكربن در گاز فشرده ای قرار می گیرد (حدود 20atm) بالا رفتن دمای مركز مثبت تا 5900درجه سانتیگراد یعنی دما روی سطح خورشید را ممكن ساخته است. معلوم شده است كه كربندر این حالت ذوب می شود. دمای باز هم بالاتری را می توان در ستونی از گاز و بخاریكه از آن تخلیه الكتریكی می گذرد، به دست آورد. بمباران شدید این گاز و بخار باالكترون ها و یون هایی كه با میدان الكتریكی قوس شتاب گرفته اند دمای ستون گاز را 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می رساند. به این دلیل تقریبا تمام مواد شناخته شده درستون قوس الكتریكی ذوب و تبخیر می شوند. و بسیاری از واكنش های شیمیایی كه دردماهای پایین انجام شدنی نیستند، با قوس الكتریكی امكان پذیر می شوند. مثلا میلههای چینی دیر گداز در شعله قوس به سهولت ذوب می شود. چگونگی ایجاد تخلیه قوسالكتریكی برای ایجاد تخلیه قوس الكتریكی به ولتاژ زیادی احتیاج نیست با ولتاژ 40 تا45 ولت بین الكترود ها می توان قوس را به وجود آورد. از طرف دیگر جریان داخل قوسزیاد است. مثلا حتی در قوس كوچك جریان به 5 آمپر می رسد، در حالیكه در قوس های بزرگكه در مقیاس صنعتی به كار می روند جریان به صدها آمپر بالغ می شود. این به این معناست كه مقاومت قوس پایین است و از این رو ستون گاز تابان رسانای الكتریكی خوبی است. یونیزاسیون گاز با انرژی قوس الكتریكی یونش شدید گاز با قوس الكتریكی به آن دلیلامكان پذیر است كه كاتد قوس الكتریكی تعداد زیادی الكترون گسیل می داد. این الكترونها با برخورد با گاز داخل شكاف تخلیه گازی آن را یونیزه می كنند. گسیل الكترونیشدید از كاتد از آنجا ممكن می شود كه خود كاتد تا دمای بسیار بالایی گرم می شود (بسته به ماده از 2200 تا 3500). وقتی كه الكترودهای قوس در ابتدا تماس داده شوندتقریباً تمام گرمای ژول كه از الكترود ها می گذرد در ناحیه تماس كه مقاومت بسیاردارد آزاد می شود. به این دلیل انتهای الكترودها به شدت گرم می شوند كه برایگیراندن قوس به هنگام جداكردن آنها كافی است آن وقت كاتد قوس توسط جریانی كه از قوسمی گذرد، در حالت التهاب می ماند. در این فرایند بمباران كاتد توسط یون هایی كه بهآن برخورد می كند نقش اصلی را ایفا می كند. مشخصه جریان ولتاژ قوس الكتریكی یعنیبستگی جریان الكتریكی در قوس الكتریكی به ولتاژ بین الكترودها ، ویژگی خاصی دارد. در فلزات و الكترولیت ها جریان متناوب با ولتاژ افزایش می یابد «قانون اهم). درصورتیكه برای رسانش القایی گازها جریان ابتدا با ولتاژ زیاد می شود، سپس اشباع شدهو مستقل از ولتاژ است. بنابر این افزایش جریان در تخلیه قوسی به اندازه مقاومت درشكاف بین الكترودها و ولتاژ بین آنها منجر می شود. برای اینكه تابانی قوس پایداربماند رئوستا یا مقاومت الكتریكی قوی دیگری را باید به طور متوالی به آن بست