Hiện tượng hồ quang điện – Ứng dụng và điều kiện tạo ra hồ quang điện

Câu hỏi: Thế nào là hiện tượng hồ quang điện, các ứng dụng và điều kiện của nó?

Câu trả lời:

Định nghĩa hiện tượng hồ quang điện:

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự hành xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế nhỏ.

Trên thực tế, đây là một dạng plasma được tạo ra thông qua quá trình trao đổi điện tích liên tục, thường đi kèm với sự tỏa sáng và nhiệt dữ dội. Khi đó dòng điện chạy qua hai cực là êlectron.

Ứng dụng của hồ quang điện trong đời sống

Bên cạnh những trường hợp tiêu cực, hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống

– Nhờ nhiệt độ cao người ta sử dụng hồ quang điện trong hàn điện, cụ thể một cực của hồ quang là tấm kim loại cần hàn, cực còn lại là que hàn. Khi gặp nhiệt độ cao, que hàn nóng chảy và lấp đầy chỗ cần hàn lên tấm kim loại.

– Cung điện được sử dụng trong các lò luyện phôi nhiệt và các lò luyện kim loại. Sử dụng năng lượng của nó để làm nóng và nấu chảy vật liệu vào lò.

Ngoài ra, các vòng cung điện được sử dụng trong các ống phóng điện tử hoặc điốt phát quang

Điều kiện tạo ra hồ quang điện

Hồ quang điện sinh ra phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản:

– Khi hai điện cực nóng đỏ sẽ phát hiện ra các êlectron.

– Giữa hai cực xuất hiện điện trường mạnh làm ion hóa không khí, tạo ra tia lửa điện và cường độ điện trường

Cùng trường ĐH KD & CN Hà Nội tìm hiểu thêm về Hồ quang điện nhé!

1. Tính chất cơ bản của hồ quang điện

– Dòng điện có giá trị lớn thì sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện hồ quang.

– Tâm hồ quang có nhiệt độ cực cao, ở nhiệt độ dụng cụ 6000 80000K

– Cathode có mật độ dòng điện lớn, dải 104 105 A / cm²

– Điện áp rơi ở cực âm không phụ thuộc vào dòng điện, thường bằng 10 20V

2. Tác hại của hồ quang điện

Việc tạo ra hồ quang khi chuyển mạch có những tác hại chính sau:

Kéo dài thời gian đóng cắt: Do hồ quang nên ngay khi các tiếp điểm vừa tách ra, dòng điện vẫn cầu để dòng điện hồ quang tồn tại, làm cho thời gian dòng điện cắt kéo dài hơn. Thời gian này phụ thuộc vào tốc độ dập tắt hồ quang. Chỉ khi hồ quang được dập tắt hoàn toàn thì mạch điện mới được cắt hoàn toàn.

Khi đóng mạch, ngược lại, khi hai đầu tiếp xúc với nhau thì sinh ra hồ quang, làm xuất hiện dòng điện trong mạch. Kết quả là thời gian đóng cửa bị kéo dài.

1. Hư hỏng bề mặt tiếp xúc: Hồ quang là sự phóng điện ở nhiệt độ cao nên dễ gây rỗ và cháy bề mặt tiếp xúc. Do đó, sau một số lần đóng cắt, tiếp điểm ở mặt tiếp xúc kém đi, làm tăng điện cảm tiếp điểm.
2. Gây ngắn mạch mạnh giữa các pha: Các dòng điện phóng ra từ các pha lân cận sẽ bắc cầu, gây phóng điện giữa các pha, tạo ra ngắn mạch giữa các pha. Đây là tình huống rất nguy hiểm, chúng ta thường gặp khi xử lý sai như dùng dao cách ly để cắt mạch dòng điện, lúc này hồ quang khó dập tắt, hồ quang lan rộng.
3. Gây hỏa hoạn và tai nạn: Các vòng cung mạnh trong môi trường có chất dễ cháy sẽ dễ gây ra hỏa hoạn. Nhiều trường hợp chiếc quách còn văng vào người điều khiển gây bỏng nặng, rất nguy hiểm.

Khi hồ quang chập chờn rất dễ xảy ra hiện tượng cảm ứng làm cho điện áp cục bộ trên các thiết bị tăng cao dẫn đến quá áp.

3. Làm thế nào để phòng tránh tai nạn do hồ quang điện?

– Cải tiến và sử dụng các sản phẩm chất lượng cao để tăng tuổi thọ của thiết bị

– Tổng hợp module cảm biến cảnh báo hoạt động riêng biệt trong các thiết bị đóng cắt, buồng dập hồ quang điện áp thấp

– Cần trang bị cho mình những đồ bảo hộ lao động như đeo khẩu trang khi hàn, lắp thêm quạt gió để giảm độc hại. Trang bị kiến ​​thức an toàn lao động cho bản thân.

4. Quá trình tạo ra và dập tắt các vòng cung điện

Quá trình ra đời

– Tiếp điểm có dòng điện nhỏ, quãng đường ban đầu thường rất nhỏ và hiệu điện thế đặt vào một giá trị nào đó nên khi xuất hiện điện trường có độ lớn. Đây được gọi là quá trình tạo ra.

– Càng nhiều êlectron chịu tác dụng của điện trường làm ion hóa không khí, gây ra hồ quang điện.

– Tiếp điểm có dòng điện lớn, khi mở tiếp điểm, áp suất khá nhỏ dẫn đến dòng điện đi qua tiếp điểm nhỏ.

– Mật độ dòng điện tăng lên, có thể lên đến hàng chục nghìn A / cm2, nhiệt độ của cầu chất lỏng tăng liên tục, sau đó hóa hơi và xuất hiện hồ quang điện.

Dập tắt hồ quang điện

Quá trình này thường có điều kiện ngược lại với quá trình phát sinh. Sử dụng vách ngăn, hơi xăng hoặc chất làm mát để hạ nhiệt độ hồ quang.

– Chia vách ngăn thành nhiều phần nhỏ rồi thổi khí chữa cháy để kéo dài hồ quang.

– Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ

– Sử dụng năng lượng hồ quang và năng lượng bên ngoài để dập tắt

– Kết nối điện trở shunt để tiêu thụ năng lượng hồ quang

Công nghệ hàn hồ quang điện

– Đây được coi là công nghệ phổ biến hiện nay giúp kết nối và không tháo rời các bộ phận bằng nguồn nhiệt

– Hồ quang và nhiệt lượng thường tập trung vào một điểm của vật cần hàn, khi đó vật hàn sẽ nóng chảy. Nhiệt năng không truyền đi xa để làm thay đổi vật hàn.

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Vật lý lớp 11, Vật lý 11