Lớp 11Vật Lý

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

Câu hỏi: Hiện tượng hồ quang điện, ứng dụng và điều kiện tạo ra hồ quang điện là gì?

Trả lời:

Định nghĩa Hiện tượng hồ quang điện:

Bạn đang xem: Hiện tượng hồ quang điện – Ứng dụng và điều kiện tạo ra hồ quang điện

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

Ở thực tế, đây là 1 dạng plasma tạo ra qua sự trao đổi điện tích liên tục, thường đi kèm theo tỏa sáng và tỏa nhiệt mạnh. Khi đó dòng điện chạy qua hai cực là electron.

Ứng dụng hồ quang điện trong đời sống

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

– Nhờ vào nhiệt độ cao, người ta dùng hồ quang điện trong việc hàn điện cụ thể là một cực của hồ quang là tấm kim loại cần hàn, còn cực kia là que hàn. Khi nhiệt độ cao làm que hàn nóng chảy và lấp chỗ cần hàn lên tấm kim loại.

– Hồ quang điện được dùng trong lò luyện phôi nhiệt, nấu kim loại. Dùng năng lượng của nó để làm nóng và đun chảy vật liệu chất vào lò.

– Ngoài ra, hồ quang điện được ứng dụng trong ống phóng điện tử hoặc quá trình làm đèn phát sáng

Điều kiện tạo ra hồ quang điện

Hồ quang điện được tạo ra phụ thuộc vào 2 yếu tố cơ bản sau:

– Khi hai điện cực nóng đỏ sẽ phát nhiện electron

– Xuất hiện điện trường mạnh ở giữa hai cực nhằm ion hóa không khí, tạo tia lửa điện và cường độ điện trường

Cùng THPT Ninh Châu tìm hiểu chi tiết về Hồ quang điện nhé!

1. Tính chất cơ bản hồ quang điện

– Dòng điện có trị số lớn hiện tượng phóng điện hồ quang sẽ diễn ra

– Trung tâm hồ quang có nhiệt độ cực lớn, ở các khí cụ nhiệt độ 6000 ÷ 80000K

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

– Sụt áp ở cathode không phụ thuộc vào dòng điện, thường bằng 10 ÷ 20V

2. Tác hại của hồ quang điện

Phát sinh hồ quang khi đóng cắt có những tác hại chính sau đây:

Kéo dài thời gian đóng cắt: Do có hồ quang, nên ngay khi các đầu tiếp xúc đã rời nhau ra, dòng điện vẫn bắc cầu qua dòng hồ quang để tồn tại, làm thời gian dòng cắt kéo dài. Thời gian này phụ thuộc vào tốc độ dập hồ quang. Chỉ khi hồ quang bị dập tắt hẳn mạch điện mới được cắt hẳn.

Khi đóng mạch, thì ngược lại, lúc hai đầu tiếp xúc với nhau, hồ quang phát sinh làm xuất hiện dòng điện trong mạch. Do đó, thời gian đóng mạch bị kéo dài.

  1. Làm hỏng mặt tiếp xúc: Hồ quang là dạng phóng điện nhiệt độ cao, nên dễ làm rỗ, làm cháy mặt tiếp xúc. Do đó, sau một số lần đóng cắt, tiếp xúc ở mặt tiếp điểm xấu đi, làm tăng điện trỏ tiếp xúc
  2. Gây ra ngắn mạnh giữa các pha: Hồ quang tỏa ra từ các pha cạnh nhau sẽ bắc cầu, gây ra phóng điện giữa các pha, tạo ra ngắn mạch giữa các pha. Đây là trường hợp rất nguy hiểm, ta thường gặp khi thao tác sai, chẳng hạn dùng dao cách ly để cắt mạch dòng điện, lúc này hồ quang rất khó dập tắt, hồ quang lan rộng
  3. Gây hỏa hoạn và tai nạn: Hồ quang mạnh ở môi trường có chất dễ cháy sẽ dễ dàng gây ra hỏa hoạn. Nhiều trường hợp hồ quan phóng cả vào người thao tác, gây ra bỏng nặng, rất nguy hiểm.

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

3. Cách phòng tránh những tai nạn hồ quang điện gây ra

– Cải tiến, sử dụng sản phẩm chất lượng cao để tăng tuổi thọ cho thiết bị

– Tổng hợp module cảm biến cảnh báo hoạt động một cách riêng biệt ở các thiết bị đóng cắt, buồng dập hồ quang hạ thế

– Cần trang bị cho mình thiết bị bảo hộ lao động như đeo mặt nạ khi hàn, thêm quạt gió để giảm thiểu độc hại. Trang bị cho bản thân những kiến thức an toàn lao động.

4. Quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang điện

Quá trình phát sinh

– Tiếp điểm có dòng điện không lớn, khoảng cách ban đầu thường rất nhỏ và điện áp được đặt vào có trị số nhất định, vì thế khi xuất hiện điện trường có cường độ lớn. Đây được gọi là quá trình phát sinh.

– Số điện tử càng nhiều dưới tác động từ điện trường làm ion hóa không khí gây ra hiện tượng hồ quang điện.

– Tiếp điểm có dòng điện lớn, khi mở tiếp điểm, lực ép có trị số khá nhỏ dẫn đến tiếp điểm tiếp xúc có dòng điện đi qua không nhiều.

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

[CHUẨN NHẤT] Hiện tượng hồ quang điện - Ứng dụng và điều kiện tạo ra hồ quang điện

Dập tắt hồ quang điện

Quá trình này thường có điều kiện ngược lại quá trình phát sinh. Sử dụng vách ngăn, hơi khí hoặc dầu làm nguội để giảm nhiệt độ hồ quang.

– Chia vách ngăn thành nhiều phần nhỏ sau đó thổi khí dập tắt để kéo dài hồ quang

– Phân hồ quang ra nhiều đoạn nhỏ

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

– Mắc điện trở Shunt để tiêu thụ năng lượng hồ quang

Công nghệ hàn hồ quang điện

– Đây được xem là công nghệ phổ biến ngày nay để nối và không tháo rời các chi tiết bằng nguồn nhiệt

– Hồ quang và nhiệt lượng thường tập trung một điểm của vật được hàn, khi đó vật hàn này sẽ nóng chảy. Nhiệt năng không truyền ra xa làm biến đổi vật hàn.

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 11, Vật Lý 11

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button