Apakah Anda memerlukan tegangan atau arus tinggi untuk menghasilkan percikan api?


22

Percikan listrik dapat terbentuk ketika ada energi potensial tinggi antara dua konduktor, kan? Pertanyaan saya adalah dapatkah percikan api terbentuk dengan arus tinggi dan tegangan rendah atau hanya sebaliknya?


4
Tidak yakin mengapa ini menarik banyak jawaban ..
pjc50

12
@ pjc50 Pertanyaan Jaringan Panas ... Itu selalu salah dari daftar Pertanyaan Jaringan Panas.
redup

6
high potential energyberartihigh voltage
jsotola

1
Segera sebelum percikan terbentuk, arusnya nol. Sisanya harus mengikuti secara alami.
J ...

Tergantung pada percikannya. Apakah tegangan tinggi 9V? electronics.stackexchange.com/questions/20699/...
Sredni Vashtar

Jawaban:


34

Anda membutuhkan tegangan tinggi untuk menghasilkan percikan melalui udara.

Ada dua cara untuk mendapatkan tegangan tinggi. Salah satunya adalah membuat tegangan tinggi secara sengaja.

Yang lain adalah bahwa Anda bisa mendapatkan tegangan tinggi secara tidak sengaja dengan memutus arus besar dalam rangkaian induktif. Karena semua konduktor induktif sampai batas tertentu, arus yang cukup tinggi melalui sakelar pembuka akan menciptakan percikan ketika kontak terbuka dan mencoba menghentikan arus. Memasok bola lampu dari baterai 12v melalui lead jump, dan kemudian menariknya biasanya akan membuat percikan ketika koneksi terbuka.


7
Dan kemudian St Otto berkata: "Pertama-tama kamu harus menghubungkan baterai ke koil. Kemudian kamu harus memasang koil ke distributor. Dengan satu timah tebal besar kamu harus menghubungkan koil ke distributor! Kemudian kamu harus menghubungkan distributor ke busi, dan dengan timah tebal besar yang disarungkan juga. Dan dengan banyak insulasi kamu harus mengelilingi timah, sehingga arusmu tidak akan bocor. Kemudian kamu akan menghidupkan mesin, dan itu akan meledak pada waktu yang tepat! ". Dan lihat, memang begitu, dan ada banyak sukacita.
Bob Jarvis - Reinstate Monica

1
"Anda memerlukan tegangan tinggi untuk menghasilkan percikan melalui udara" - Mungkin jika Anda memiliki kemampuan untuk mengurangi hambatan listrik udara antara elektroda Anda, itu juga akan berhasil.
aroth

@aroth benar; kelembaban tinggi atau trik mewah seperti membentuk plasma dengan laser dapat mengurangi tegangan mogok yang diperlukan.
pjc50

Saya mendapatkan tegangan tinggi secara tidak sengaja dengan membelai kucing kering. Komentar Aroth (mengurangi hambatan udara) akan mengalirkan tegangan tinggi dan mencegah percikan api. Saya tidak pernah mencoba memelihara kucing yang dilembabkan.
richard1941

Apakah amp memainkan peran dalam percikan? Kalau begitu yang mana?
JinSnow

23

Sebelum percikan, tidak ada arus sama sekali, hanya ada tegangan (beda potensial) antara dua titik.

Pelepasan busur terjadi ketika tegangan cukup tinggi untuk mengatasi celah, dan kemudian berlanjut ketika konduktor dipisahkan hingga plasma menghilang. Ini tergantung pada seberapa besar jaraknya; Anda dapat dengan mudah menarik percikan api yang terlihat dari catu daya 12V dengan menggosok beberapa konduktor. Busur kecil terbentuk melintasi beberapa mikron celah antara permukaan yang tidak rata sempurna.

Setelah busur dipukul, itu adalah konduktor yang cukup baik, sehingga tegangan yang melewatinya akan turun dan arus meningkat sampai dibatasi oleh sisa sistem.

Generator Van der Graff dan sistem "listrik statis" serupa adalah kapasitor yang secara efektif dibebankan ke tegangan besar yang menghasilkan arus yang cukup tinggi untuk durasi yang sangat singkat. Ini memungkinkan mereka menghasilkan bunga api yang panjang dan singkat.

Sebaliknya tukang las busur beroperasi dengan tegangan yang relatif rendah, mungkin serendah 20V, tetapi arus yang sangat tinggi (ratusan atau ribuan ampli). Ini membutuhkan jarak yang sangat pendek - Anda harus menyentuh material yang dilas dengan elektroda.


Tergantung pada jenis tukang las, elektroda tidak benar-benar menyentuh bahan las; misalnya dalam tukang las TIG, elektroda mungkin berjarak seperempat inci (tergantung daya lasan).
skyler

@ Skyler, saya pikir apa yang merujuk pjc50 adalah "menyerang busur", ini adalah apa yang harus Anda lakukan di busur memegang untuk memulai busur. Anda menyentuh permukaan kerja sebentar untuk memulai busur, kemudian tarik elektroda menjauh dan menjaga jarak yang tepat untuk mempertahankan busur.
Glen Yates

@ GlenYates tidak semua tukang las busur menggunakan sentuhan untuk memukul busur. TIG tukang las menggunakan pulsa tegangan tinggi singkat untuk memukul busur dan kemudian beralih ke sirkuit tegangan rendah, arus tinggi.
skyler

"Sebelum percikan, tidak ada arus sama sekali, hanya ada tegangan". Nah, pertimbangkan situasi ganda: Anda memiliki sirkuit tertutup di mana arus mengalir dan tidak ada potensi yang cukup besar antara titik A ad A '1um dari dua konduktor yang menyentuh. Kemudian Anda memisahkan konduktor dan --- percikan.
Sredni Vashtar

18

Itu semua tergantung pada bagaimana Anda mendefinisikan percikan. Jika membakar partikel logam dianggap sebagai percikan, Anda dapat membuatnya dengan voltase sangat rendah. Kehabisan baterai 1.5V AA menciptakan percikan api yang mudah dilihat. Yang Anda butuhkan di sini adalah arus yang mencukupi untuk melelehkan logam, biasanya arus setidaknya 1.,5 A diperlukan agar percikan api dapat diamati di siang hari.

Jika kita berbicara tentang busur listrik antara elektroda tetap, Anda harus memenuhi ketentuan hukum Paschen yang menghubungkan tegangan, tekanan, dan jarak antara elektroda. Di udara pada tekanan atmosfer, Anda membutuhkan setidaknya 327V untuk membuat busur berkelanjutan pada jarak 7,5 μm. Menariknya, mengurangi jarak hanya akan meningkatkan tegangan karena ion harus menempuh jarak tertentu sebelum mereka mendapatkan energi yang cukup untuk menciptakan emisi elektron sekunder pada dampak dengan katoda.

Jika Anda dapat menyentuh elektroda untuk menyalakan busur awalnya (dengan melelehkan logam dengan arus tinggi seperti dijelaskan di atas) dan kemudian membukanya, Anda bisa mendapatkan busur yang cukup besar dengan tegangan lebih rendah. Inilah cara kerja pengelasan busur. Anda membutuhkan tegangan dan arus tinggi untuk menopang busur tersebut, dengan tegangan kira-kira sebanding dengan panjang busur. Tegangan pengelasan umum adalah 12-36V, yang cukup untuk membuat busur beberapa mm.


1
"Menariknya, mengurangi jarak hanya akan meningkatkan tegangan karena ion harus menempuh jarak tertentu sebelum mereka mendapatkan energi yang cukup untuk menciptakan emisi elektron sekunder pada dampak dengan katoda." : o Belum pernah mendengar itu sebelumnya atau tidak ingat.
Rev1.0

1
@ Rev1.0 Dengan elektroda terlalu dekat dan tegangan tidak cukup untuk membentuk busur Anda akan mendapatkan debit cahaya. Jika Anda tidak membatasi arus, pelepasan cahaya akhirnya dapat memanaskan gas secukupnya untuk memulai busur.
Dmitry Grigoryev

6

Fisika Terapan jawaban # 2


Apakah Anda memerlukan tegangan atau arus tinggi untuk menghasilkan percikan api?

apa itu percikan? :

Cahaya yang dipancarkan oleh percikan tidak berasal dari arus elektron itu sendiri, tetapi dari media material yang berfluoresensi sebagai respons terhadap tabrakan dari elektron. Ketika elektron bertabrakan dengan molekul udara di celah, mereka menggairahkan elektron orbitalnya ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketika elektron tereksitasi jatuh kembali ke tingkat energi aslinya, mereka memancarkan energi sebagai cahaya. Tidak mungkin percikan terlihat terbentuk dalam ruang hampa. Tanpa campur tangan yang mampu melakukan transisi elektromagnetik, percikan tidak akan terlihat (lihat busur vakum)

Energi percikan bisa sangat kecil karena kepadatannya sangat tinggi dari area permukaan yang sangat kecil. Eksponensial medan muatan naik dengan meningkatnya gaya ke arah yang dilaluinya. Bertabrakan dengan muatan stasioner serupa tidak pernah menyentuh tetapi dengan cepat ditolak untuk membelokkan jalurnya dan sering bercabang di dua jalur yang berbeda dan terus menuju sasaran polaritas yang berlawanan.

Karena kecepatan muatan bergerak sangat lambat dalam konduktor (lihat kecepatan drift) luas permukaannya bisa sekecil molekul bermuatan yang mempercepat polaritas muatan berlawanan dalam mikro hingga milidetik. Begitu mencapai target konduktor, mekanisme di atas seperti yang didefinisikan terjadi yang terjadi dalam pico hingga nanodetik dan berlangsung hingga energi yang tersimpan dihamburkan di udara.

Percobaan pada waktu Natal
——

Kami biasa mendapatkan hiasan pohon Natal 🌲 yang merupakan plastik metalized seperti topi plastik tetapi berbaring seperti tali pendek 40cm. Itu bisa mengarah secara horizontal ke TV mulai dari jarak 1 m dan akan meregang ketika lebih dekat kemudian zap ketika BDV udara ~ 1kV / mm dari perada melebihi sekitar 2 ~ 4 cm. Itu mengonfirmasi perkiraan voltase biaya saya. Namun percikan nyaris tidak bisa dirasakan dengan mungkin Amp mengalir dalam nanodetik.

Ini adalah udara yang meledak dan bukan konduktor. Tetapi kesenjangan arus sangat kecil sehingga elektroda las dan target meleleh dari gas panas plasma di kedua ujungnya.
Medium plasma panas menjadi konduktor termal dan listrik super panas dan media pembawa untuk transfer gas elektroda dan partikel untuk mengalir dan mengelas logam target.

———-

ASSERTION
——
Percikan akan terlihat dengan energi yang sangat rendah tetapi harus terjadi di udara dari dengan Arus impuls dari muatan yang disimpan dalam tutup.

dt=ESRC   E=1/2CV2
mudah terlihat dari korsleting 1uF 3.3V tantalum Cap atau 3300 nanocoulombs atau 5 microjoule.

Percikan yang sama dapat dibuat dari 5 microjoule dari pemutusan energi induktif yang disimpan dalam pemutusan spontan dengan voltase tinggi jika pemutusan dapat jauh lebih cepat daripada kecepatan melayang dalam konduktor. —-

Salah satu sifat dari semua isolator tegangan tinggi seperti udara adalah bahwa mereka adalah dielektrik, yang merupakan konstanta proporsional dari kapasitansi muatan. Kami menormalkan permeabilitas semua dielektrik lain seperti Air yang juga sangat dekat dengan 1,0 ruang hampa udara.

Ya, ruang hampa memiliki impedansi EM yang juga rusak pada tingkat yang jauh lebih tinggi di ruang angkasa kecuali ada aliran ion dari angin Matahari atau lebih buruk, Efek Carrington ”

Juga semua dielektrik adalah isolator listrik dan sebagian besar juga isolator termal kecuali cairan seperti minyak.

Semua insulator memiliki tegangan tembus meskipun udara cenderung menurunkan ambang penghalang dalam kV / mm menjadi rusak karena kontaminan bermuatan seluler yang bertabrakan dan menciptakan kondisi longsoran atau “Pembuangan Townsend”, dapat dibuat lebih buruk atau lebih rendah dengan parsial vakum sampai partikel sangat sedikit sehingga tidak ada yang bertabrakan, longsoran dan arus mengalir. Faraday mengkarakteristikkan busur ini dengan banyak eksperimen, sehingga mengilhami Paschen untuk mengembangkan persamaan tekanan udara vs ambang batas kerusakan dan menginspirasi banyak lainnya termasuk Maxwell yang membaca semua eksperimen Faraday dan memberi mereka lebih banyak perhatian daripada ahli matematika hebat Jerman seperti Gauss yang bersikeras pada efek dari jarak jauh, namun memiliki sifat matematika yang hebat, ketika ada efek lebih jelas terjadi pada jarak dekat.

Kita tahu pada dasarnya ada 3 sifat muatan, konduktor, isolator, dan semikonduktor. Mengherankan! Udara menjadi semikonduktor begitu Inception Voltage tercapai untuk menyebabkan percikan tidak peduli seberapa kecil. Kami menyebutnya dalam industri utilitas listrik Partial Discharge Inception Voltage atau PDIV yang hanya merupakan tes pabrik opsional sebelum tegangan rusak.

Tunggu sebentar jika itu adalah semikonduktor, bisakah kita membuat TRANSISTOR dari itu karena efek longsoran pada gas adalah resistensi negatif?

Tidak, tetapi Anda dapat membuat tabung vakum dan menggunakan gas lembam untuk menghindari oksidasi maka Anda memiliki tabung gas "semikonduktor". Namun, lengkung tidak baik untuk tabung vakum audio sehingga Anda menggunakan hambatan negatif atau penguatan gm yang dibuat lebih peka dengan panas. dan kemudian HV bias jauh di bawah efek korona biru yang terjadi dari usia tua (karena elektroda ke kontaminasi gas) korona terlihat cahaya tetapi ketika interior ke komponen sebelum kerusakan tegangan (BDV) kita menyebutnya Partial Discharge (PD) ps Ada sekitar 10 ribu tesis PhD tentang Microsoft Academics atau Google Cendekia tentang topik ini saja.

Selain perubahan ambang agak linier dengan celah kecuali pada ekstremitas seperti 50 um atau 50 km maka itu kurang linier.

Tetapi untuk tujuan praktis, ingat 1kV / mm atau 10kV / cm untuk konduktor tajam dan sekitar 3x jumlah ini untuk permukaan rata yang halus.

Untuk berperilaku seperti TRIAC dengan ambang batas 1.3V, celah harus mulai dari nol seperti mencabut colokan motor dan busur panjang dapat ditarik sampai ambang bawah menahan arus atau gaya lain di udara memutuskan sambungan .

TRIACS juga memiliki ambang batas holding current untuk DC meskipun kami selalu mempertimbangkan “zero crossing” arus Ac berikutnya sebagai waktu mati.

KONTAK —-

Untuk alasan ini kontak DC dalam relai harus diturunkan untuk arus dengan beban induktif karena HASIL arus busur putus dapat mencapai lebih dari 6000'C di udara karena kandungan oksigen dan hidrogen.

Akhirnya -

Jawaban sederhana:

Ya DAN Tidak untuk Tegangan dan arus. Anda dapat membuat percikan dengan tegangan tinggi atau arus ATAU tegangan atau arus rendah,

Percobaan


Bahkan dari sel baterai AA atau lebih baik sel LiPo dengan "transformator MOT" akan menarik busur besar ketika terputus namun masih tegangan rendah melintasi busur, namun tegangan sangat tinggi sebelum busur dimulai karena kontak kering pecah sangat cepat ( dt in ns) dan kita tahu V = LdI / dt tetapi ada bouncing kontak **

Anda tidak dapat memulai busur tetapi Anda dapat meregangkan busur besar dengan yang di atas setelah mengisi arus selama beberapa detik pada primer

Jika sudah melakukan, membuat celah isolator dalam beberapa dielektrik seperti udara atau SF6 atau oli membutuhkan waktu bagi elektron untuk bersemangat dan melompati celah (mikrodetik) tetapi kemudian mereka berubah menjadi mode semikonduktor dan melengkung dalam pikodetik ke mikrodetik waktu kenaikan tergantung pada jika kita berbicara tentang kekosongan atau kontaminan dalam tutup plastik Y atau kabel daya XLPE HVAC atau partikel debu dalam minyak atau udara lembab pada bushing atau petir HV kaca. Kemudian seperti Triacs dan Tunnel Diode dan pelindung tabung gas, mereka memiliki resistansi negatif yang rendah yang tergantung pada kerapatan arus. Yang juga membuatnya berguna untuk osilator pembangkit tegangan tinggi seperti yang ditemukan Tesla dan Transmitter seperti yang ditemukan Marconi dan Faraday melakukan semua eksperimen ini berabad-abad yang lalu.


sebagai lag sebagai arus busur dapat mencapai ... tampak seperti kesalahan pengeditan. Apakah Anda akan mengatakan sesuatu tentang tegangan dan arus yang keluar dari fase dengan beban induktif? Tetapi kemudian berubah pikiran karena itu DC sehingga tidak ada fase?
Peter Cordes

Terima kasih ada banyak tambahan yang saya buat. Saya akan memasuki waktu ionisasi tetapi memutuskan untuk tidak terlalu mendalam dalam menggambarkan waktu aktivasi untuk mengumpulkan medan E dari biaya yang cukup untuk memicu pelepasan longsoran elektron
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Bisakah Anda (cukup) menjelaskan apa yang dilakukan ampli dalam percikan?
JinSnow

Amps adalah aliran lanjutan dari laju aliran muatan tinggi (busur di udara) ketika tegangan rusak melebihi V / um atau kV / mm. Resistansi turun karena ionisasi udara (Efek SCR) ketika celah kecil terjadi dan sifat listrik dari perubahan udara dan kemudian kapasitansi penyimpanan tegangan dapat dilepaskan dengan cahaya sampai terjadi kontak atau setelah pemutusan arus dari beban induktif. - Ini adalah karena sifat timbal / lag fase masing-masing saat ini untuk C, L. Semakin tinggi Amps, semakin rendah resistansi ARC
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.