ฟิสิกส์ประยุกต์ตอบ # 2
คุณต้องการแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสสูงเพื่อสร้างประกายไฟหรือไม่?
ประกายไฟคืออะไร? :
แสงที่เปล่งออกมาจากประกายไฟไม่ได้มาจากกระแสของอิเล็กตรอนเอง แต่มาจากวัสดุกลางที่มีการเรืองแสงเพื่อตอบสนองต่อการชนจากอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนชนกับโมเลกุลของอากาศในช่องว่างพวกมันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนของวงโคจรให้อยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นเหล่านี้กลับสู่ระดับพลังงานดั้งเดิมพวกมันจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นแสง มันเป็นไปไม่ได้สำหรับประกายไฟที่มองเห็นได้ก่อตัวในสุญญากาศ โดยไม่ต้องแทรกแซงเรื่องความสามารถในการเปลี่ยนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจุดประกายจะมองไม่เห็น (ดูโค้งสูญญากาศ)
พลังงานประกายสามารถเล็กมากเนื่องจากมีความหนาแน่นสูงมากจากพื้นที่ผิวขนาดเล็กมาก ค่าสนามเอ็กซ์โพเนนเชียลเพิ่มขึ้นพร้อมแรงเพิ่มขึ้นในทิศทางที่กำลังเคลื่อนที่ การปะทะกันกับประจุที่คล้ายกันคงที่ไม่เคยสัมผัส แต่จะถูกผลักอย่างรวดเร็วเพื่อเบี่ยงเบนเส้นทางของมันและมักจะแตกแขนงในสองเส้นทางที่แตกต่างกันและดำเนินการต่อไปยังเป้าหมายขั้วตรงข้าม
เนื่องจากความเร็วของประจุที่เคลื่อนที่ช้ามากในตัวนำ (ดูความเร็วของการลอย) พื้นที่ผิวอาจมีขนาดเล็กเท่ากับโมเลกุลที่มีประจุซึ่งเร่งไปยังขั้วประจุที่เป็นปฏิปักษ์ในไมโครถึงมิลลิวินาที เมื่อไปถึงเป้าหมายของตัวนำตัวนำกลไกดังกล่าวจะเกิดขึ้นซึ่งเกิดขึ้นใน pico เป็น nanoseconds และกินเวลาจนกว่าพลังงานที่เก็บไว้จะกระจายไปในอากาศ
ทดลองในเวลาคริสต์มาส
——
เราเคยได้รับ Xmas 🌲 tree tinsel ซึ่งเป็นพลาสติก metalized เหมือนฝาพลาสติก แต่เหยียดออกเหมือนสายสั้น 40 ซม. มันสามารถชี้ในแนวนอนไปทางทีวีเริ่มจากระยะ 1 เมตรและจะยืดเมื่อใกล้แล้วปะทะเมื่อ BDV ของอากาศ ~ 1kV / mm จาก tinsel นั้นเกินประมาณ 2 ~ 4 ซม. นั่นเป็นการยืนยันแรงดันประจุของฉัน ถึงกระนั้นประกายไฟก็ไม่สามารถรู้สึกได้ด้วยแอมป์ที่อาจไหลในเสี้ยววินาที
มันเป็นอากาศที่ทำให้เกิดการระเบิดและไม่ใช่ตัวนำแต่ช่องว่างของกระแสไฟฟ้ามีขนาดเล็กมากที่ขั้วเชื่อมและเป้าหมายจะหลอมละลายจากแก๊สร้อนพลาสมาที่ปลายทั้งสอง
พลาสมาร้อนที่ร้อนจัดจะกลายเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ร้อนแรงและเป็นสื่อกลางสำหรับการถ่ายโอนก๊าซอิเล็กโทรดและอนุภาคเพื่อการไหลและเชื่อมโลหะเป้าหมาย
----
dt = ESR ∗ C E= 1 / 2 CV2
สามารถสร้างประกายประกายเดียวกันจาก 5 microjoules ของการทำลายพลังงานอุปนัยที่เก็บไว้ในการแตกแบบ sponontaneous ด้วยแรงดันสูงหากการแตกสามารถเร็วกว่าความเร็วดริฟท์ในตัวนำ
-
คุณสมบัติหนึ่งของฉนวนไฟฟ้าแรงสูงเช่นอากาศก็คือไดอิเล็กทริกซึ่งเป็นค่าคงที่ตามสัดส่วนของประจุประจุ เราปรับการซึมผ่านของไดอิเล็กตริกอื่น ๆ ทั้งหมดเช่นอากาศซึ่งอยู่ใกล้กับสูญญากาศ 1.0 เท่า
ใช่สูญญากาศมีอิมพีแดนซ์ EM ซึ่งจะแตกตัวในระดับที่สูงกว่ามากในอวกาศเว้นแต่จะมีการไหลของไอออนจากลมสุริยะหรือที่แย่กว่านั้นคือ Carrington Effect”
ไดอิเล็กทริกทั้งหมดเป็นฉนวนไฟฟ้าและส่วนใหญ่เป็นฉนวนกันความร้อนยกเว้นของเหลวเช่นน้ำมัน
ลูกถ้วยทุกตัวมีแรงดันพังทลายแม้อากาศมีแนวโน้มที่จะลดระดับกำแพงกั้นในหน่วย kV / mm ไปสู่การสลายตัวเนื่องจากสารปนเปื้อนที่มีประจุแบบพกพาที่ชนกันและสร้างสภาพหิมะถล่มหรือ "ทาวน์เซนด์ดิสชาร์จ" ดูดฝุ่นจนอนุภาคมีน้อยจึงไม่มีการชน, หิมะถล่มและกระแสไหล ฟาราเดย์โดดเด่นในส่วนโค้งนี้ด้วยการทดลองมากมายจนมันเป็นแรงบันดาลใจให้ Paschen พัฒนาสมการความดันอากาศเทียบกับเกณฑ์การสลายและสร้างแรงบันดาลใจแก่คนอื่น ๆ รวมถึงแมกซ์เวลล์ผู้อ่านการทดลองของฟาราเดย์ทั้งหมดและให้ความสนใจมากกว่านักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน ผู้ยืนยันถึงผลกระทบของประจุในระยะไกล แต่มีคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมเมื่อมีเอฟเฟกต์ที่ชัดเจนมากขึ้นในระยะใกล้
เรารู้ว่าโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติของประจุ 3 ตัวนำตัวนำฉนวนและสารกึ่งตัวนำ เซอร์ไพร์ส! อากาศจะกลายเป็นเซมิคอนดักเตอร์เมื่อแรงดันไฟฟ้าจากการกำเนิดเกิดประกายไฟไม่ว่าจะเล็กเพียงใดก็ตาม เราเรียกสิ่งนี้ว่าในอุตสาหกรรมสาธารณูปโภคพลังงานแรงดันเริ่มแรกบางส่วนหรือ PDIV ซึ่งเป็นเพียงการทดสอบทางเลือกเสริมจากโรงงานก่อนแรงดันพัง
รอสักครู่ถ้ามันเป็นเซมิคอนดักเตอร์เราสามารถสร้างTRANSISTORออกมาได้ไหมเพราะผลของหิมะถล่มในก๊าซเป็นความต้านทานเชิงลบหรือไม่?
ไม่ แต่คุณสามารถสร้างหลอดสุญญากาศของมันและใช้ก๊าซเฉื่อยเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันแล้วคุณมีท่อก๊าซ“ เซมิคอนดักเตอร์” แต่การเกิดขึ้นไม่ดีสำหรับหลอดสุญญากาศเสียงดังนั้นคุณจึงใช้ความต้านทานเชิงลบ แล้ว HV อคติมันต่ำกว่าผลโคโรนาสีฟ้าที่เกิดขึ้นจากวัยชรา (เนื่องจากอิเล็กโทรดการปนเปื้อนแก๊ส)โคโรนาเป็นแสงที่มองเห็น แต่เมื่อภายในส่วนประกอบก่อนที่แรงดันไฟฟ้าเสีย (BDV) เราเรียกว่าปล่อยบางส่วน (PD) PS มี ประมาณ 10,000 วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกใน Microsoft Academics หรือ Google Scholar ในหัวข้อนี้เพียงอย่างเดียว
นอกเหนือจากเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงค่อนข้างเชิงเส้นที่มีช่องว่างยกเว้นที่รนแรงเช่น 50 um หรือ 50 km แล้วมันจะเป็นเส้นตรงน้อยลง
แต่สำหรับการใช้งานจริงให้จำไว้ว่า 1kV / mm หรือ 10kV / cm สำหรับตัวนำที่คมชัดและประมาณ 3 เท่าของจำนวนนี้สำหรับพื้นผิวเรียบที่เรียบ
หากต้องการทำตัวเหมือน TRIAC ที่มีค่าเริ่มต้นที่ 1.3 โวลต์ช่องว่างจะต้องเริ่มจากศูนย์เช่นดึงปลั๊กมอเตอร์ออกและอาร์คแบบยาวสามารถดึงออกมาได้จนกระทั่งขีด จำกัด ล่างของการถือกระแสไฟฟ้าหรือแรงอื่น ๆ .
TRIACS มีเกณฑ์การถือครองกระแสไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับ DC แม้ว่าเราจะพิจารณา“ กระแสข้ามศูนย์” ของกระแส AC เป็นเวลาปิดสวิตช์เสมอ
ติดต่อ -
ด้วยเหตุนี้รายชื่อผู้ติดต่อ DC ในรีเลย์จะต้องถูกตรวจสอบสำหรับปัจจุบันที่มีโหลดอุปนัยเป็น ผลของการแตกของกระแสอาร์คสามารถเข้าถึงมากกว่า 6,000 องศาเซลเซียสในอากาศเนื่องจากปริมาณออกซิเจนและไฮโดรเจน
ในที่สุด —-
คำตอบง่ายๆ:
ใช่และไม่ใช่ทั้งแรงดันและกระแส คุณสามารถสร้างประกายไฟที่มีแรงดันสูงหรือกระแสหรือแรงดันต่ำหรือกระแส
การทดลอง
แม้จะมาจากเซลล์แบตเตอรี่ AA หรือเซลล์ LiPo ที่ดีกว่าด้วย "หม้อแปลง MOT" จะวาดเส้นโค้งขนาดใหญ่เมื่อตัดการเชื่อมต่อ แต่มันยังคงเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำข้ามส่วนโค้ง แต่แรงดันไฟฟ้าสูงมากก่อนที่อาร์คจะเริ่มทำงานเนื่องจากหน้าสัมผัสแห้งแตกเร็วมาก dt in ns) และเรารู้จัก V = LdI / dt แต่มีการตีกลับที่ติดต่อ **
คุณไม่สามารถเริ่มต้นส่วนโค้งได้ แต่คุณสามารถยืดส่วนโค้งขนาดใหญ่ด้วยด้านบนหลังจากชาร์จกระแสไฟฟ้าเป็นเวลาสองสามวินาทีบนหลัก
หากดำเนินการแล้วการสร้างฉนวนช่องว่างในอิเล็กทริกเช่นอากาศหรือ SF6 หรือน้ำมันต้องใช้เวลาสำหรับอิเล็กตรอนที่จะตื่นเต้นและกระโดดข้ามช่องว่าง (ไมโครวินาที) แต่จากนั้นพวกเขาจะเข้าสู่โหมดเซมิคอนดักเตอร์และโค้งใน picosecond ถ้าเรากำลังพูดถึงโมฆะหรือสิ่งปนเปื้อนในสายไฟ Y ฝาพลาสติกหรือสายไฟ XLPE HVACหรือฝุ่นละอองในน้ำมันหรืออากาศชื้นบนกระจกบุช HV หรือฟ้าผ่า จากนั้นเช่นเดียวกับ Triacs และ Tunnel Diodes และตัวป้องกันท่อก๊าซพวกมันมีค่าความต้านทานติดลบต่ำซึ่งขึ้นอยู่กับความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า ซึ่งยังทำให้พวกมันมีประโยชน์สำหรับอาร์ซิลเลเตอร์สร้างอาร์คไฟฟ้าแรงสูงเช่นเดียวกับเทสลาที่ค้นพบและเครื่องส่งสัญญาณเมื่อมาร์โคนีค้นพบและฟาราเดย์ทำการทดลองเหล่านี้ทั้งหมดเมื่อหลายศตวรรษก่อน