قوس الکتریکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

قوس الکتریکی حالتی از تخلیه الکتریکی در هوا یا دیگر محیط‌هایی است که معمولاً نارسانا هستند.زمانی که جریان الکتریکی توسط هوای بین دو رسانا که مستقیماً با هم در تماس نیستند منتقل شود، قوس الکتریکی ایجاد می‌شود.این قوس به ولتاژ، هدایت الکتریکی محیط و فاصله بین دو رسانا بستگی دارد.

تاریخچه[ویرایش]

سال ۱۸۰۲ دانشمندی روسی به نام واسیلی ولادیمیروویچ پتروف پی برد که اگر دو تکه زغال چوب را به قطب‌های باتری بزرگی وصل کنیم و آن‌ها را به هم تماس دهیم و سپس کمی از هم جدا کنیم شعله روشنی بین دو تکه زغال دیده می‌شود. و انتهای آن‌ها که از شدت گرما سفید شده‌است نور خیره کننده ای گسیل می دارد. هفت سال بعد دیوی (H.Davy) فیزیکدان انگلیسی این پدیده را مشاهده نمود و پیشنهاد کرد که این پدیده به احترام ولادیمیروویچ قوس ولتا نامیده شود.

فرایند[ویرایش]

جریان الکتریکی از جاری شدن الکترون‌ها در یک مسیر رسانا به وجود می‌آید. هرگاه در چنین مسیری یک شکاف هوا (گاز) ایجاد شود جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا به اندازه کافی باریک و اختلاف پتانسیل و شدت جریان زیاد باشد، گاز میان شکاف یونیزه شده و قوس الکتریکی برقرار می‌شود.

در قوس الکتريکی الکترودها در اثر حرارت سفيد رنگ می‌شوند. ستونی از گاز ملتهب رسانای الکتريکی بين الکترودها وجود دارد. چون الکترود مثبت دمايش از الکترود منفی بيشتر است زود تر از بين می رود. در نتيجه تصعيد شديد کربن صورت گرفته و در آن الکترود (الکترود مثبت) فرورفتگی به وجود می آيد که به دهانه مثبت معروف است و داغ ترين نقطه الکترودهاست. دمای دهانه در هوا و در فشار جو به ۴۰۰۰ درجه سانتيگراد می رسد. در لامپ‌های قوسی سازوکارهای منظم و خود کار خاصی برای نزديک کردن تکه‌های کربن با سرعت يکنواخت وقتی با سوختن از بين می روند، مورد استفاده قرار می گيرند. برای اينکه سايش و خوردگی الکترود مثبت به خاطر دمای بالايش بيشتر است،برای همين هميشه الکترود کربن مثبت کلفت تر از الکترود منفی انتخاب می‌شود.[۱]

قوسی که بين الکترودهای کربن در گاز فشرده قرار می گيرد (حدود ۲۰atm) امکان افزایش دمای مرکز الکترود مثبت تا ۵۹۰۰ درجه سانتيگراد يعنی دما روی سطح خورشيد را ممکن ساخته است. مشخص شده‌است که کربن در اين حالت ذوب می‌شود. در ستونی از گاز و بخاری که از آن تخليه الکتريکی عبور می‌کند، دمای باز هم بالاتری را می‌توان به دست آورد. بمباران شديد اين گاز و بخار با الکترون‌ها و يون هايی که با ميدان الکتريکی قوس شتاب گرفته‌اند دمای ستون گاز را ۶۰۰۰ تا ۷۰۰۰ درجه سانتيگراد می‌رساند. به اين دليل تقريبا تمام مواد شناخته شده در ستون قوس الکتريکی ذوب و تبخير می‌شوند. و بسياری از واکنش‌های شيميايی که در دماهای پايين انجام شدنی نيستند، با قوس الکتريکی امکان پذير می‌شوند. مثلا ميله‌های چينی دير گداز در شعله قوس به سهولت ذوب می‌شود. برای ايجاد تخليه قوس الکتريکی به ولتاژ زيادی احتياج نيست با ولتاژ ۴۰ تا ۴۵ ولت بين الکترودها می‌توان قوس را به وجود آورد. از طرف ديگر جريان داخل قوس زياد است. مثلا حتی در قوس کوچک جريان به ۵ آمپر می رسد، در حاليکه در قوس‌های بزرگ که در مقياس صنعتی به کار می روند جريان به صدها آمپر بالغ می‌شود.[۱]

کاربردهای قوس الکتریکی[ویرایش]

قوس الکتریکی برای روشنایی و جوشکاری بکار می‌رود.

منابع[ویرایش]

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ Elsevier. “The Science and Technology of Carbon Nanotubes - 1st Edition”. www.elsevier.com. Retrieved 2018-06-24.