Վոլտային աղեղի բնութագրերի մասին խոսելիս հարկ է նշել, որ այն ունի ավելի ցածր լարում, քան փայլի լիցքաթափումը և հենվում է էլեկտրոնների ջերմային ճառագայթման վրա, որոնք պահում են աղեղը: Անգլախոս երկրներում այս տերմինը համարվում է հնացած և հնացած։
Կարի ճնշման տեխնիկան կարող է օգտագործվել աղեղի տեւողությունը կամ աղեղի հավանականությունը նվազեցնելու համար:
1800-ականների վերջին վոլտային աղեղը լայնորեն օգտագործվում էր հանրային լուսավորության համար: Որոշ ցածր ճնշման էլեկտրական աղեղներ օգտագործվում են բազմաթիվ ծրագրերում: Օրինակ, լուսավորության համար օգտագործվում են լյումինեսցենտային լամպեր, սնդիկի, նատրիումի և մետաղական հալոգենիկ լամպեր: Քսենոնային աղեղային լամպեր օգտագործվել են կինոպրոյեկտորների համար։
Վոլտային աղեղի բացում
Ենթադրվում է, որ այս երևույթն առաջին անգամ նկարագրվել է սըր Համֆրի Դեյվիի կողմից 1801 թվականին հրապարակված Ուիլյամ Նիկոլսոնի «Բնական փիլիսոփայության, քիմիայի և արվեստի ամսագրում» հրապարակված հոդվածում: Սակայն Դեյվիի նկարագրած երեւույթը ոչ թե էլեկտրական աղեղ էր, այլ միայն կայծ։ Հետագայում հետազոտողներ«Սա ակնհայտորեն ոչ թե աղեղի, այլ կայծի նկարագրություն է։ Առաջինի էությունն այն է, որ այն պետք է շարունակական լինի, իսկ բևեռները չդիպչեն առաջանալուց հետո։ Սըր Համֆրի Դեյվիի ստեղծած կայծն ակնհայտորեն շարունակական չէր, և թեև ածխածնի ատոմների հետ շփվելուց հետո որոշ ժամանակ մնաց լիցքավորված, ամենայն հավանականությամբ, աղեղի միացում չկար, որն անհրաժեշտ է այն որպես վոլտային դասակարգելու համար:
Նույն տարում Դեյվին հրապարակայնորեն ցուցադրեց ազդեցությունը Թագավորական ընկերության առաջ՝ էլեկտրական հոսանք անցնելով երկու հպվող ածխածնային ձողերի միջով և այնուհետև դրանք մի փոքր հեռու քաշելով իրարից: Ցույցը ցույց տվեց «թույլ» աղեղ, որը հազիվ տարբերվում էր կայուն կայծից, փայտածուխի կետերի միջև: Գիտական հանրությունը նրան տրամադրեց 1000 թիթեղից բաղկացած ավելի հզոր մարտկոց, իսկ 1808 թվականին նա ցույց տվեց մեծ մասշտաբով վոլտային աղեղի առաջացումը։ Նրան է վերագրվում նաև անգլերենի անունը (էլեկտրական աղեղ): Նա այն անվանեց աղեղ, քանի որ այն ստանում է դեպի վեր աղեղի ձև, երբ էլեկտրոդների միջև հեռավորությունը մոտենում է: Դա պայմանավորված է տաք գազի հաղորդիչ հատկություններով։
Ինչպե՞ս առաջացավ վոլտային աղեղը: Առաջին շարունակական աղեղը ինքնուրույն գրանցվեց 1802 թվականին և նկարագրվեց 1803 թվականին որպես «էլեկտրական հատկություններով հատուկ հեղուկ» ռուս գիտնական Վասիլի Պետրովի կողմից, ով փորձեր էր անում 4200 սկավառակով պղնձի-ցինկ մարտկոցով:
:
Հետագա ուսումնասիրություն
Տասնիններորդ դարի վերջում վոլտային աղեղը լայնորեն տարածված էրօգտագործվում է հանրային լուսավորության համար: Էլեկտրական աղեղների թարթման և ֆշշոցի միտումը մեծ խնդիր էր: 1895 թվականին Հերթա Մարքս Այրտոնը մի շարք աշխատություններ գրեց էլեկտրաէներգիայի մասին՝ բացատրելով, որ վոլտային աղեղը թթվածնի շփման արդյունքն է ածխածնի ձողերի հետ, որոնք օգտագործվել են աղեղը ստեղծելու համար:
1899 թվականին նա առաջին կինն էր, ով երբևէ տվել է իր սեփական փաստաթուղթը Էլեկտրական ինժեներների ինստիտուտին (IEE): Նրա զեկույցը վերնագրված էր «Էլեկտրական աղեղի մեխանիզմը»։ Կարճ ժամանակ անց Այրթոնն ընտրվեց որպես Էլեկտրական ինժեներների ինստիտուտի առաջին կին անդամ: Հաջորդ կինը ինստիտուտ ընդունվեց արդեն 1958թ. Այրթոնը խնդրեց Թագավորական ընկերություն կարդալ թերթը, բայց նրան թույլ չտվեցին դա անել իր սեռի պատճառով, իսկ Էլեկտրական աղեղի մեխանիզմը կարդացել է Ջոն Փերին 1901 թվականին:
:
Նկարագրություն
Էլեկտրական աղեղը հոսանքի ամենաբարձր խտությամբ էլեկտրական լիցքաթափման տեսակ է: Առավելագույն հոսանքը, որն անցկացվում է աղեղի միջով, սահմանափակվում է միայն շրջակա միջավայրով, այլ ոչ թե հենց աղեղով:
Երկու էլեկտրոդների միջև աղեղը կարող է սկսվել իոնացման և փայլի արտանետման միջոցով, երբ էլեկտրոդների միջով հոսանքն ավելանում է: Էլեկտրոդների բացվածքի քայքայման լարումը ճնշման, էլեկտրոդների միջև հեռավորության և էլեկտրոդները շրջապատող գազի տեսակի համակցված ֆունկցիան է: Երբ աղեղը սկսվում է, նրա տերմինալային լարումը շատ ավելի քիչ է, քան փայլի լիցքաթափումը, և հոսանքն ավելի բարձր է: Մթնոլորտային ճնշման մոտ գտնվող գազերում աղեղը բնութագրվում է տեսանելի լույսով,բարձր հոսանքի խտություն և բարձր ջերմաստիճան: Այն տարբերվում է շիկացած լիցքաթափումից նրանով, որ և՛ էլեկտրոնների, և՛ դրական իոնների արդյունավետ ջերմաստիճանները մոտավորապես նույնն են, իսկ փայլուն լիցքաթափման դեպքում իոնները շատ ավելի ցածր ջերմային էներգիա ունեն, քան էլեկտրոնները:
Եռակցման ժամանակ
Ընդլայնված աղեղը կարող է առաջանալ երկու էլեկտրոդների միջոցով, որոնք սկզբում շփվել են և բաժանվել փորձի ընթացքում: Այս գործողությունը կարող է առաջացնել աղեղ առանց բարձր լարման փայլի արտանետման: Ահա թե ինչպես է եռակցողը սկսում եռակցել միացումը՝ ակնթարթորեն հպելով եռակցման էլեկտրոդին աշխատանքային մասին:
Մեկ այլ օրինակ է անջատիչների, ռելեների կամ անջատիչների վրա էլեկտրական կոնտակտների բաժանումը: Բարձր էներգիայի սխեմաներում կարող է պահանջվել աղեղի ճնշում՝ շփման վնասը կանխելու համար:
Վոլտային աղեղ. բնութագրեր
Էլեկտրական դիմադրությունը շարունակական աղեղի երկայնքով առաջացնում է ջերմություն, որն իոնացնում է ավելի շատ գազի մոլեկուլներ (որտեղ իոնացման աստիճանը որոշվում է ջերմաստիճանով), և այս հաջորդականության համաձայն գազը աստիճանաբար վերածվում է ջերմային պլազմայի, որը գտնվում է ջերմային հավասարակշռության մեջ։ քանի որ ջերմաստիճանը համեմատաբար հավասարաչափ բաշխված է բոլոր ատոմների, մոլեկուլների, իոնների և էլեկտրոնների համար: Էլեկտրոնների կողմից փոխանցվող էներգիան արագորեն ցրվում է ավելի ծանր մասնիկների հետ՝ առաձգական բախումների միջոցով՝ շնորհիվ նրանց բարձր շարժունակության և մեծ թվերի։
Հոսանքը աղեղում ապահովվում է կաթոդում էլեկտրոնների ջերմային և դաշտային արտանետմամբ: Ընթացիկկարող է կենտրոնանալ կաթոդի վրա շատ փոքր տաք տեղում՝ մեկ քառակուսի սանտիմետրի համար մեկ միլիոն ամպերի կարգի: Ի տարբերություն փայլի արտանետման, աղեղի կառուցվածքը դժվար թե տարբերվի, քանի որ դրական սյունը բավականին պայծառ է և ձգվում է գրեթե մինչև երկու ծայրերում գտնվող էլեկտրոդները: Կաթոդի անկումը և մի քանի վոլտ անոդի անկումը տեղի են ունենում յուրաքանչյուր էլեկտրոդի միլիմետրի մասում: Դրական սյունակն ունի ավելի ցածր լարման գրադիենտ և կարող է բացակայել շատ կարճ աղեղներում:
Ցածր հաճախականության աղեղ
Ցածր հաճախականությամբ (100 Հց-ից պակաս) AC աղեղը նման է հաստատուն աղեղի: Յուրաքանչյուր ցիկլում աղեղը սկսվում է խզումից, և էլեկտրոդները փոխում են դերերը, երբ հոսանքը փոխում է ուղղությունը: Քանի որ ընթացիկ հաճախականությունը մեծանում է, յուրաքանչյուր կես ցիկլում դիվերգենցիայով իոնացման համար բավարար ժամանակ չի մնում, և աղեղը պահպանելու համար այլևս խզումը անհրաժեշտ չէ. լարման և հոսանքի բնութագիրը դառնում է ավելի օմիկ:
Տեղ այլ ֆիզիկական երևույթների շարքում
Տարբեր աղեղային ձևեր ոչ գծային հոսանքի և էլեկտրական դաշտի օրինաչափությունների առաջացող հատկություններ են: Աղեղն առաջանում է գազով լցված տարածության մեջ երկու հաղորդիչ էլեկտրոդների (հաճախ վոլֆրամի կամ ածխածնի) միջև, ինչը հանգեցնում է շատ բարձր ջերմաստիճանի, որը կարող է հալեցնել կամ գոլորշիացնել նյութերի մեծ մասը: Էլեկտրական աղեղը շարունակական լիցքաթափում է, մինչդեռ նմանատիպ էլեկտրական կայծային արտանետումը ակնթարթային է: Վոլտային աղեղը կարող է առաջանալ կամ DC սխեմաներում կամ AC սխեմաներում: Վերջին դեպքում նա կարող էհարվածել հոսանքի յուրաքանչյուր կես ցիկլին: Էլեկտրական աղեղը տարբերվում է փայլի արտանետումից նրանով, որ ընթացիկ խտությունը բավականին բարձր է, իսկ աղեղի ներսում լարման անկումը ցածր է: Կաթոդում ընթացիկ խտությունը կարող է հասնել մեկ մեգաամպերի մեկ քառակուսի սանտիմետրի համար:
Կործանարար ներուժ
Էլեկտրական աղեղն ունի ոչ գծային հարաբերություն հոսանքի և լարման միջև: Երբ աղեղը ստեղծվել է (կա՛մ շիկացման արտանետումից առաջ անցնելով, կա՛մ էլեկտրոդներին ակնթարթորեն դիպչելով և այնուհետև դրանք բաժանելով), հոսանքի աճը հանգեցնում է աղեղային տերմինալների միջև ավելի ցածր լարման: Այս բացասական դիմադրության էֆեկտը պահանջում է, որ որոշակի ձևի դրական դիմադրություն (ինչպես էլեկտրական բալաստը) տեղադրվի շղթայում՝ կայուն աղեղը պահպանելու համար: Այս հատկությունն այն է, ինչը հանգեցնում է մեքենայի չվերահսկվող էլեկտրական աղեղների կործանարար լինելուն, քանի որ երբ աղեղը առաջանում է, այն ավելի ու ավելի շատ հոսանք կքաշի DC լարման աղբյուրից մինչև սարքը ոչնչացվի:
Գործնական կիրառություն
Արդյունաբերական մասշտաբով էլեկտրական աղեղները օգտագործվում են եռակցման, պլազմայի կտրման, էլեկտրական լիցքաթափման հաստոցների համար, որպես աղեղային լամպ կինոպրոյեկտորներում և լուսավորության մեջ: Էլեկտրական աղեղային վառարանները օգտագործվում են պողպատի և այլ նյութերի արտադրության համար: Կալցիումի կարբիդը ստացվում է այս կերպ, քանի որ էնդոթերմիկ ռեակցիայի հասնելու համար (2500 ° C ջերմաստիճանում) մեծ քանակությամբէներգիա։
Ածխածնային աղեղային լույսերը առաջին էլեկտրական լույսերն էին: Դրանք օգտագործվել են փողոցային լամպերի համար 19-րդ դարում և մասնագիտացված սարքերի համար, ինչպիսիք են լուսարձակները մինչև Երկրորդ համաշխարհային պատերազմը: Այսօր ցածր ճնշման էլեկտրական աղեղները օգտագործվում են բազմաթիվ ոլորտներում: Օրինակ՝ լյումինեսցենտային, սնդիկի, նատրիումի և մետաղական հալոգենիկ լամպերը օգտագործվում են լուսավորության համար, իսկ քսենոնային աղեղային լամպերը՝ կինոպրոյեկտորների համար։
Պայթուցիկ դետոնատորների հիմքում ընկած է ինտենսիվ էլեկտրական աղեղի ձևավորումը, ինչպես փոքրածավալ աղեղային բռնկումը: Երբ գիտնականները իմացան, թե ինչ է վոլտային աղեղը և ինչպես կարող է այն օգտագործվել, արդյունավետ պայթուցիկները համալրեցին համաշխարհային զենքի բազմազանությունը:
Հիմնական մնացած կիրառումը հաղորդման ցանցերի համար բարձր լարման անջատիչ սարքերն են: Ժամանակակից սարքերը օգտագործում են նաև բարձր ճնշման ծծմբի հեքսաֆտորիդ։
Եզրակացություն
Չնայած վոլտային աղեղի այրման հաճախականությանը, այն համարվում է շատ օգտակար ֆիզիկական երևույթ, որը դեռ լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության, արտադրության և դեկորատիվ իրերի մեջ։ Նա ունի իր գեղագիտությունը և հաճախ նկարահանվում է գիտաֆանտաստիկ ֆիլմերում: Վոլտային աղեղի պարտությունը ճակատագրական չէ։
