arcs Électriques entre la ligne électrique et pantographes d’un train électrique après caténaire cerise
Électricité arcs entre le rail d’alimentation électrique et de ramassage « chaussure » sur un Métro de Londres en train
Un arc électrique est la forme de décharge électrique avec la plus forte densité de courant. Le courant maximal à travers un arc n’est limité que par le circuit externe, pas par l’arc lui-même.,
un arc entre deux électrodes peut être initié par ionisation et décharge luminescente, lorsque le courant à travers les électrodes est augmenté. La tension de claquage de l’écart d’électrode est une fonction combinée de la pression, de la distance entre les électrodes et du type de gaz entourant les électrodes. Lorsqu’un arc démarre, sa tension aux bornes est beaucoup plus faible qu’une décharge luminescente et le courant est plus élevé. Un arc dans les gaz près de la pression atmosphérique est caractérisé par une émission de lumière visible, une densité de courant élevée et une température élevée., Un arc se distingue d’une décharge luminescente en partie par les températures similaires des électrons et des ions positifs; dans une décharge luminescente, les ions sont beaucoup plus froids que les électrons.
un arc étiré peut être initié par deux électrodes initialement en contact et écartées; cela peut initier un arc sans décharge luminescente haute tension. C’est ainsi qu’un soudeur commence à souder un joint, en touchant momentanément l’électrode de soudage contre la pièce puis en la retirant jusqu’à ce qu’un arc stable se forme., Un autre exemple est la séparation des contacts électriques dans les commutateurs, les relais ou les disjoncteurs; dans les circuits à haute énergie, la suppression de l’arc peut être nécessaire pour éviter d’endommager les contacts.
la résistance électrique le long de l’arc électrique continu crée de la chaleur, qui ionise plus de molécules de gaz (où le degré d’ionisation est déterminé par la température), et selon cette séquence: solide-liquide-gaz-plasma; le gaz est progressivement transformé en plasma thermique. Un plasma thermique est en équilibre thermique; la température est relativement homogène dans l’ensemble des atomes, des molécules, des ions et des électrons., L’énergie donnée aux électrons est dispersée rapidement aux particules plus lourdes par des collisions élastiques, en raison de leur grande mobilité et de leur grand nombre.
Le courant dans l’arc est soutenu par l’émission thermionique et l’émission de champ d’électrons à la cathode. Le courant peut être concentré dans un très petit point chaud sur la cathode; des densités de courant de l’ordre d’un million d’ampères par centimètre carré peuvent être trouvées. Contrairement à une décharge luminescente, un arc a une structure peu perceptible, car la colonne positive est assez brillante et s’étend presque jusqu’aux électrodes des deux extrémités., La chute de cathode et la chute d’anode de quelques volts se produisent à une fraction de millimètre de chaque électrode. La colonne positive a un gradient de tension plus faible et peut être absente dans les arcs très courts.
un arc à courant alternatif basse fréquence (moins de 100 Hz) ressemble à un arc à courant continu; à chaque cycle, l’arc est initié par panne, et les électrodes échangent des rôles, comme anode ou cathode, lorsque le courant s’inverse., À mesure que la fréquence du courant augmente, il n’y a pas assez de temps pour que toute l’ionisation se disperse à chaque demi-cycle, et la panne n’est plus nécessaire pour maintenir l’arc; la caractéristique tension / courant devient plus presque ohmique.
arc Électrique entre les brins de fil.
Les différentes formes d’arcs électriques sont des propriétés émergentes des modèles non-linéaires de courant et du champ électrique., L’arc se produit dans l’espace rempli de gaz entre deux électrodes conductrices (souvent en tungstène ou en carbone) et il en résulte une température très élevée, capable de fondre ou de vaporiser la plupart des matériaux. Un arc électrique est une décharge continue, tandis que la décharge d’étincelle électrique similaire est momentanée. Un arc électrique peut se produire soit dans des circuits à COURANT CONTINU (DC), soit dans des circuits à courant alternatif (AC). Dans ce dernier cas, l’arc peut se re-frapper à chaque demi-cycle du courant., Un arc électrique diffère d’une décharge luminescente en ce que la densité de courant est assez élevée et la chute de tension à l’intérieur de l’arc est faible; à la cathode, la densité de courant peut atteindre un mégaampère par centimètre carré.
Un arc électrique a une relation non linéaire entre le courant et la tension. Une fois l’arc établi (soit par progression à partir d’une décharge luminescente, soit en touchant momentanément les électrodes puis en les séparant), l’augmentation du courant entraîne une tension plus faible entre les bornes de l’arc., Cet effet de résistance négative nécessite qu’une forme positive d’impédance (comme un ballast électrique) soit placée dans le circuit pour maintenir un arc stable. Cette propriété est la raison pour laquelle les arcs électriques incontrôlés dans l’appareil deviennent si destructeurs car une fois initié, un arc tirera de plus en plus de courant d’une alimentation à tension fixe jusqu’à ce que l’appareil soit détruit.