تخلیه الکتریکی در گازها

قوس الکتریکی نوعی دیگر از تخلیه الکتریکی است که بین الکترودها در حضور گازها اتفاق می افتد. در قوس الکتریکی، الکترونها از کاتد گرم شده ساطع می شوند. قوس های الکتریکی می توانند در فشارهای زیاد و در گازهای مختلف تشکیل شوند. قوس های الکتریکی برای تولید لامپ های بسیار درخشان، کوره ها، برش و جوشکاری و به عنوان ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل طیف شیمیایی استفاده می شوند.

قوس الکتریکی برای اولین بار در سال 1808 توسط شیمیدان انگلیسی همفری دیوی کشف شد، هنگامی که دو میله کربنی که جریان الکتریکی را هدایت می کردند، از هم جدا کرد. او مشاهده کرد که جریان الکتریکی، گاز را گرم کرده و آن را به شکل قوس منحرف می کند. خصوصیات معمول یک قوس الکتریکی شامل شیب پتانسیل نسبتا کم بین الکترودها (کمتر از چند ده ولت) و چگالی جریان زیاد (از 0.1 آمپر تا هزار آمپر یا بیشتر) است.

گازها از مولکول های خنثی تشکیل شده اند. بنابراین، عایق های خوبی هستند. گازها، الکترون های آزاد که می توانند به راحتی حرکت کنند و جریان الکتریکی را تشکیل می دهند، ارائه نمی دهند. با این حال، در شرایط خاص، جریان الکتریکی می تواند از گازها عبور کند. چندین پدیده ای با تخلیه الکتریکی در گازها همراه است. قوس الکتریکی یک میدان الکتریکی با شدت حدود 30، 000 ولت بر سانتی متر ایجاد می کند که الکترون ها را از مولکول های هوا جدا کرده و به جریان در می آورد.

جالب است بدانید

برای قوس الکتریکی، دو شرط لازم است. اول، گاز خنثی باید بارهایی ایجاد کند یا آنها را از منابع خارجی یا هر دو قبول کند. دوم، باید یک میدان الکتریکی برای ایجاد حرکت جهت بارها وجود داشته باشد. یک اتم یا مولکول باردار یا یون می تواند مثبت یا منفی باشد. الکترون ها بارهای منفی هستند. در دستگاه های الکتریکی، یک میدان الکتریکی بین دو الکترود به نام آند و کاتد از مواد رسانا تولید می شود.

فرآیند تبدیل اتم یا مولکول خنثی به یون را یونیزاسیون می نامند. گاز یونیزه شده پلاسما نامیده می شود. هدایت در گازها از هدایت در جامدات و مایعات متمایز است، زیرا گازها نقش فعالی در این فرآیند دارند. گاز نه تنها اجازه عبور شارژهای آزاد الکتریسته را می دهد، بلکه ممکن است باعث ایجاد بار نیز بشود.