elektrische bogen tussen de power rail en elektrische pickup “shoe” op een Londense metrolijn
een elektrische boog is de vorm van elektrische ontlading met de hoogste stroomdichtheid. De maximale stroom door een boog wordt alleen beperkt door het externe circuit, niet door de boog zelf.,
een boog tussen twee elektroden kan worden geïnitieerd door ionisatie en gloeiontlading, wanneer de stroom door de elektroden wordt verhoogd. De afbraakspanning van de elektrodespleet is een gecombineerde functie van de druk, de afstand tussen elektroden en het type gas dat de elektroden omringt. Wanneer een boog begint, is de eindspanning veel minder dan een gloeiontlading en is de stroom hoger. Een boog in gassen in de buurt van atmosferische druk wordt gekenmerkt door zichtbare lichtemissie, hoge stroomdichtheid en hoge temperatuur., Een boog onderscheidt zich van een gloeiontlading deels door de vergelijkbare temperaturen van de elektronen en de positieve ionen; in een gloeiontlading zijn de ionen veel kouder dan de elektronen.
een getrokken boog kan worden geïnitieerd door twee elektroden die in eerste instantie in contact zijn en Uit elkaar worden getrokken; dit kan een boog initiëren zonder de hoogspanningsgloedontlading. Dit is de manier waarop een lasser een verbinding begint te lassen, waarbij de laselektrode Tijdelijk tegen het werkstuk wordt geraakt en vervolgens wordt ingetrokken totdat een stabiele boog wordt gevormd., Een ander voorbeeld is de scheiding van elektrische contacten in schakelaars, relais of stroomonderbrekers; in hoog-energetische circuits kan boogonderdrukking nodig zijn om schade aan contacten te voorkomen.
Elektrische weerstand langs de continue elektrische boog creëert warmte, die meer gasmoleculen ioniseert (waarbij de mate van ionisatie wordt bepaald door de temperatuur), en volgens deze sequentie: vast-vloeibaar-gas-plasma; het gas wordt geleidelijk omgezet in een thermisch plasma. Een thermisch plasma is in thermisch evenwicht; de temperatuur is relatief homogeen in alle atomen, moleculen, ionen en elektronen., De energie die wordt gegeven aan elektronen wordt snel verspreid naar de zwaardere deeltjes door elastische botsingen, vanwege hun grote mobiliteit en grote aantallen.
stroom in de boog wordt ondersteund door thermionische emissie en veld emissie van elektronen aan de kathode. De stroom kan worden geconcentreerd in een zeer kleine hot spot op de kathode; stroomdichtheden in de Orde van een miljoen ampère per vierkante centimeter kan worden gevonden. In tegenstelling tot een gloeiontlading heeft een boog weinig waarneembare structuur, omdat de positieve kolom vrij helder is en zich bijna uitstrekt tot de elektroden aan beide uiteinden., De kathodeval en anodeval van een paar volt treden op binnen een fractie van een millimeter van elke elektrode. De positieve kolom heeft een lagere spanningsgradiënt en kan afwezig zijn in zeer korte bogen.
een wisselstroomboog met lage frequentie (minder dan 100 Hz) lijkt op een gelijkstroomboog; bij elke cyclus wordt de boog geïnitieerd door afbraak en wisselen de elektroden rollen, als anode of kathode, wanneer de stroom omkeert., Naarmate de frequentie van de stroom toeneemt, is er niet genoeg tijd voor alle ionisatie om zich te verspreiden op elke halve cyclus, en de afbraak is niet langer nodig om de boog te ondersteunen; de spanning Versus stroomkarakteristiek wordt bijna ohmisch.
elektrische boog tussen draden.
de verschillende vormen van elektrische bogen zijn emergente eigenschappen van niet-lineaire patronen van stroom en elektrisch veld., De boog komt voor in de met gas gevulde ruimte tussen twee geleidende elektroden (vaak gemaakt van wolfraam of koolstof) en het resulteert in een zeer hoge temperatuur, in staat om te smelten of verdampen de meeste materialen. Een elektrische boog is een continue ontlading, terwijl de soortgelijke elektrische vonkontlading kortstondig is. Een elektrische boog kan optreden in gelijkstroomkringen of wisselstroomkringen. In het laatste geval kan de boog opnieuw slaan op elke halve cyclus van de stroom., Een elektrische boog verschilt van een gloeiontlading doordat de stroomdichtheid vrij hoog is en de spanningsdaling binnen de boog laag is; bij de kathode kan de stroomdichtheid zo hoog zijn als één megaampere per vierkante centimeter.
een elektrische boog heeft een niet-lineaire relatie tussen stroom en spanning. Zodra de boog is vastgesteld (hetzij door progressie van een gloeiontlading of door tijdelijk aanraken van de elektroden vervolgens scheiden), verhoogde stroom resulteert in een lagere spanning tussen de arc terminals., Dit negatieve weerstandseffect vereist dat een positieve vorm van impedantie (als een elektrische ballast) in het circuit wordt geplaatst om een stabiele boog te behouden. Deze eigenschap is de reden dat ongecontroleerde elektrische bogen in apparaten zo destructief worden, omdat een boog meer en meer stroom uit een vaste Spanningsvoorziening zal trekken totdat het apparaat wordt vernietigd.