전기 스파크

Electric spark
이 기사는 전기 스파크에 관한 것이다.다른 종류의 스파크는 Spark를 참조하십시오.
스파크 플러그의 스파크
번개는 전기 스파크의 자연스러운 예이다.

전기 스파크는 충분히 높은 전기장이 통상 절연 매체(종종 공기 또는 기타 가스 또는 가스 혼합물)를 통해 이온화된 전기 전도성 채널을 만들 때 발생하는 갑작스러운 방전입니다.마이클 패러데이는 이 현상을 "공통 전기의 방전에 따른 아름다운 섬광"[1]이라고 묘사했다.

비전도 상태에서 전도 상태로 빠르게 전환되면 잠시 빛이 방출되고 날카로운 균열 또는 찰칵 소리가 발생합니다.인가된 전계가 중간매체의 유전파괴강도를 넘었을 때 스파크가 발생한다.공기의 경우 파괴 강도는 해수면에서 [2]약 30 kV/cm이다.실험적으로 이 수치는 습도, 대기압, 전극의 형태(니들 및 접지면, 반구형 등) 및 이들 사이의 해당 간격과 사인파 또는 코사인-직사각형 파형 유형에 따라 달라지는 경향이 있다.시작 단계에서 간격의 자유 전자는 (우주선 또는 배경 복사로부터) 전기장에 의해 가속됩니다.공기 분자와 충돌하면서 이온과 새로 해방된 전자가 생성되고 이 전자들도 가속됩니다.어느 시점에서는 열에너지가 훨씬 더 많은 이온원을 제공할 것이다.기하급수적으로 증가하는 전자와 이온은 유전체 파괴라고 불리는 과정에서 틈새에 있는 공기의 영역을 전기 전도성으로 만듭니다.갭이 파손되면 전류 흐름은 이용 가능한 전하(정전기 방전용) 또는 외부 전원 장치의 임피던스에 의해 제한됩니다.전원 공급이 계속되면 스파크는 전기 아크로 불리는 연속 방전 상태로 진화합니다.전기 스파크는 절연 액체나 고형물에서도 발생할 수 있지만 가스 내 스파크와는 다른 분해 메커니즘으로 발생합니다.

때때로 불꽃은 위험할 수 있다.그들은 불을 일으키고 피부를 태울 수 있다.

번개는 자연에서 일어나는 전기 스파크의 한 예이며, 크고 작은 전기 스파크는 설계상 또는 때로는 우연히 많은 인공 물체 안에서 또는 그 근처에서 발생합니다.

역사

벤자민 프랭클린은 연줄에 매달린 열쇠로 손가락에 전기 스파크를 끌어당긴다.

1671년 라이프니츠는 불꽃이 전기 [3]현상과 관련이 있다는 것을 발견했다.1708년, Samuel Wall은 불꽃을 [4]내기 위해 천으로 문지른 호박으로 실험을 수행했다.1752년, 벤자민 프랭클린에 의해 제안된 실험에 따라 토마스 프랑수아 달리바르가 레이든[5] 항아리에 번개를 모으기 위해 말리 마을에 있는 코피에라는 은퇴한 프랑스 드래군에게 주선하여 번개와 전기가 동등하다는 것을 증명했다.프랭클린의 유명한 연 실험에서, 그는 뇌우 동안 구름에서 불꽃을 성공적으로 추출했습니다.

사용하다

가스 스토브 버너 - 왼쪽에 전기 스파크 불꽃 점화기가 표시되어 있습니다.
10km(c.1900년)까지 선박과 해안 간 통신에 사용되는 스파크 송신기.

점화원

전기 스파크는 가솔린 내연기관의 스파크 플러그에서 연료와 공기 [6]혼합물을 점화하기 위해 사용됩니다.스파크 플러그 속의 전기 방전 격리된 중앙 전극과 플러그에 기초한 접지 단자 사이에 발생한다.왜냐면 스파크를 일으키기 위해 전압은 점화 플러그에 절연 철사로 연결된 점화 코일 또는 자석에 의해 제공된다.

불꽃 점화기 일부 용광로와 가스 렌지에 밑불이 있는 곳에서 연소를 개시할 전기 불꽃을 사용한다.[7]그리고는 버너 불꽃이 확인하려면 이 정보를 사용하여 화염에 의한 전기 전도율을 감지하는 일부 불꽃 점화기에 사용된다 자동차 재점호 현상은 안전 기능입니다.[8]이 정보를 노리는 불꽃을 점등하여야 하는 데에서 또는 다 불꽃을 다시 시작한 점화 장치를 중지합니다.

무선 통신

스파크갭 송신기는 전기 스파크갭을 이용해 무선통신 송신기로 [9]사용할 수 있는 무선주파 전자방사를 발생시킨다.스파크 갭 송신기는 1887-1916년 라디오의 첫 30년 동안 널리 사용되었다.그것들은 나중에 진공관 시스템으로 대체되었고 1940년에는 더 이상 통신에 사용되지 않았다.스파크 갭 송신기의 광범위한 사용은 선박의 무선 장교에게 "스파크"라는 별명을 갖게 했다.

금속 가공

전기 스파크는 다양한 종류의 금속 가공에 사용된다.방전 가공(EDM)은 스파크 가공이라고도 하며,[10] 불꽃 방전을 사용하여 공작물에서 재료를 제거합니다.방전 가공은 경질 금속이나 전통적인 기술로는 가공하기 어려운 금속에 사용됩니다.

스파크 플라즈마 소결(SPS)은 흑연 [11]다이의 도전성 분말을 통과하는 펄스 직류를 사용하는 소결 기술입니다.SPS는 열이 외부 발열 소자에 의해 공급되는 기존의 열등정압 프레스보다 속도가 빠릅니다.

화학 분석

전기 스파크에 의해 생성되는 빛은 수집되어 스파크 발광 [12]분광법이라고 불리는 분광법에 사용될 수 있다.

고에너지 펄스 레이저를 사용하여 전기 스파크를 발생시킬 수 있다.LIBS(Laser Inducated Breakdown Spectroscopy)는 샘플 내의 원자를 자극하기 위해 높은 펄스 에너지 레이저를 사용하는 원자 방출 분광법의 한 종류입니다.LIBS는 레이저 스파크 분광학(LSS)[13]이라고도 불린다.

전기 스파크는 질량 [14]분석용 이온을 생성하기 위해 사용될 수도 있습니다.스파크 방전은 또한 다양한 금속 및 탄소원을 가진 일회용 스크린 인쇄 탄소 전극(SPE)의 현장 표면 수정을 통해 전기화학적 감지에도 적용되었습니다.[15][16][17][18][19]

위험 요소

전기충격기가 만들어내는 전기 스파크.150,000V에서 스파크는 25mm(1인치) 이상의 갭을 쉽게 점프할 수 있습니다.

스파크는 사람, 동물, 심지어 무생물에게 위험할 수 있습니다.전기 스파크는 인화성 물질, 액체, 가스 및 증기를 발화할 수 있습니다.불이나 다른 회로를 켤 때 발생하는 부주의한 정전기나 작은 스파크도 공기 중의 가연성 증기를 점화시키기에 충분할 수 있습니다. 예를 들어, 제분소나 [20][21]분말을 취급하는 공장에서 볼 수 있는 가스 등입니다.

스파크는 종종 고전압 또는 "전위장"의 존재를 나타냅니다.전압이 높을수록 스파크가 갭을 넘어 멀리 점프할 수 있으며 충분한 에너지가 공급되면 글로우 또는 아크와 같은 방전이 증가할 수 있습니다.사람이 고전압의 정전하를 띠고 있거나 고전압의 전기가 공급되고 있을 때, 도체와 충분히 가까운 사람 사이에서 스파크가 튀어 나와 심각한 화상을 입거나 심장과 내부 장기를 정지시키거나 심지어 아크 플라즈마로 발전시킬 수 있는 훨씬 더 높은 에너지를 방출할 수 있다.h.

고전압 스파크는 전기 충격기와 같은 낮은 에너지를 가진 것조차 신경계의 전도 경로를 과부하시켜 무의식적인 근육 수축을 유발하거나 심장 박동과 같은 중요한 신경계 기능을 방해할 수 있습니다.에너지가 충분히 낮으면 대부분의 에너지가 공기를 가열하는 데 사용되므로 스파크가 완전히 안정되어 빛을 발하거나 호를 그리지는 않습니다.하지만, 매우 낮은 에너지를 가진 불꽃은 여전히 전기가 통과할 수 있는 "플라스마 터널"을 공기를 통해 생성한다.이 플라즈마는 종종 태양 표면보다 더 높은 온도로 가열되며 작은 국소 화상을 일으킬 수 있습니다.사람의 몸에 전극을 붙일 때 전도성 액체, 젤 또는 연고를 사용하는 경우가 많아 접촉부위에 불꽃이 생기지 않도록 하고 피부를 손상시킨다.마찬가지로, 스파크는 금속 및 기타 도체에 손상을 입혀 표면이 탈색되거나 구멍이 뚫릴 수 있습니다. 이러한 현상은 전기 식각에서 이용됩니다.또한 스파크는 충분한 농도의 오존을 생성하며 호흡 불편이나 고통, 가려움증 또는 조직 손상을 일으킬 수 있으며 특정 [22][23]플라스틱과 같은 다른 물질에 유해할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 패러데이, 전기 실험 연구, 제1권 69항
  2. ^ Meek, J. (1940). "A Theory of Spark Discharge". Physical Review. 57 (8): 722–728. Bibcode:1940PhRv...57..722M. doi:10.1103/PhysRev.57.722.
  3. ^ Kryzhanovsky, L. N. (1989). "Mapping the history of electricity". Scientometrics. 17 (1–2): 165–170. doi:10.1007/BF02017730. S2CID 10668311.
  4. ^ Heilbron, J. L.; Heilborn, J. L. (1979). Electricity in the 17th and 18th centuries: a study of early Modern physics. Berkeley: University of California Press. ISBN 978-0-520-03478-5.
  5. ^ 마이클 브라이언 쉬퍼, '번개를 끌어내리다' 벤자민 프랭클린과 계몽시대의 전기 기술캘리포니아 대학 출판부, 페이지 164
  6. ^ Day, John (1975). The Bosch book of the Motor Car, Its evolution and engineering development. St. Martin's Press. pp. 206–207. LCCN 75-39516. OCLC 2175044.
  7. ^ Bill Whitman; Bill Johnson; John Tomczyck (2004). Refrigeration and Air Conditioning Technology, 5E. Clifton Park, NY: Thomson Delmar Learning. pp. 677ff. ISBN 978-1-4018-3765-5.
  8. ^ Ed Sobey (2010). The Way Kitchens Work: The Science Behind the Microwave, Teflon Pan, Garbage Disposal, and More. Chicago, Ill: Chicago Review Press. p. 116. ISBN 978-1-56976-281-3.
  9. ^ Beauchamp, K. G. (2001). History of telegraphy. London: Institution of Electrical Engineers. ISBN 978-0-85296-792-8.
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  21. ^ 먼지 폭발 정전 위험https://powderprocess.net/Safety/Electrostatics_Risks_ATEX_DSEAR.html
  22. ^ 유해 에너지 관리: Thomas Neil McManus에 의한 비활성화, 전력 차단, 격리 및 록아웃 -- CRC Press 2013 페이지 79-80, 95-96, 231, 346, 778, 780
  23. ^ Günter Luttgens, Norman Wilson - Reed Professional and Educational Publishing Ltd. 1997년

외부 링크

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