応用物理学の答え＃2
スパークを発生させるために高電圧または高電流が必要ですか？
スパークとは何ですか？：
スパークによって放出される光は、電子自体の電流からではなく、電子からの衝突に応答して蛍光を発する物質媒体から来ます。電子がギャップ内の空気の分子と衝突すると、軌道電子をより高いエネルギーレベルに励起します。これらの励起された電子が元のエネルギーレベルに戻ると、光としてエネルギーを放出します。目に見える火花が真空で形成されることは不可能です。電磁遷移が可能な介在物がないと、火花は見えません（真空アークを参照）
火花エネルギーは、非常に小さい表面積からの非常に高い密度のため、非常に小さくすることができます。電荷場は、進行方向の力が増加するにつれて指数関数的に上昇します。静止した同様の電荷と衝突することは決してありませんが、急速に反発されてその経路を偏向させ、多くの場合2つの異なる経路に分岐し、反対の極性ターゲットに向かって進みます。
導体では移動する電荷の速度が非常に遅いため（ドリフト速度を参照）、その表面積はマイクロ単位からミリ秒単位で反対の電荷極性に向かって加速する荷電分子と同じくらい小さくなります。導体ターゲットに到達すると、定義された上記のメカニズムが発生し、ピコからナノ秒で発生し、蓄積されたエネルギーが空気中に放散されるまで続きます。
クリスマスタイムに実験
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以前は、プラスチック製のキャップのように金属化されたプラスチックですが、40cmの短いひものように伸びるクリスマス🌲の見掛け倒しがありました。それは、1 mの距離から開始してテレビに向かって水平方向を指し、見掛け倒しから〜1kV / mmの空気のBDVが約2〜4 cmを超えたときに縮むと伸びます。これにより、充電電圧の見積もりが確認されました。それでも、おそらくAmpがナノ秒で流れることで、火花はほとんど感じられませんでした。
それは空気その爆発としない導体しかし、現在のギャップは非常に小さく、その両端のプラズマ高温ガスから溶接電極と標的溶融します。
高温プラズマ媒体は、過熱された熱伝導体および電気伝導体となり、電極ガスおよび粒子を移動させてターゲット金属を流動および溶接するためのキャリア媒体となります。
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アサーション
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スパークは非常に低いエネルギーで表示されますが、キャップ内に保存された電荷からのインパルス電流により空気中で発生する必要があります。は、1uF 3.3Vタンタルキャップまたは3300ナノクーロンまたは5マイクロジュールを短絡すると容易に見えます。
dt=ESR∗C E=1/2CV2
同じスパークは、破壊が導体のドリフト速度よりもはるかに速い場合、高電圧の自発的な破壊に保存された5マイクロジュールの破壊誘導エネルギーから作成できます。
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空気などのすべての高電圧絶縁体の特性の1つは、誘電体であるということです。これは電荷容量の比例定数です。真空などの1.0に非常に近い空気など、他のすべての誘電体の透磁率を正規化します。
はい、真空にはEMインピーダンスがあります。これは、太陽風からのイオンの流れ、またはさらに悪い場合にはキャリントン効果がない限り、空間内のはるかに高いレベルで破壊されます。
また、すべての誘電体は電気絶縁体であり、ほとんどがオイルなどの流体を除く断熱材でもあります。
空気がkV / mm単位でバリアしきい値を低下させて衝突し、雪崩状態または「タウンゼンド放電」を引き起こすモバイル充電汚染物質により破壊する傾向がある場合でも、すべての絶縁体には破壊電圧があります。粒子が非常に少なくなるまで掃除機をかけ、衝突するもの、雪崩、電流が流れるものがないようにします。ファラデーは非常に多くの実験でこの弧を特徴づけたため、パッシェンは空気圧と破壊閾値の方程式を開発し、ファラデーのすべての実験を読み、ガウスのような偉大なドイツの数学者よりも注目を集めたマックスウェルを含む他の多くの人々を鼓舞しました遠距離での電荷の効果を主張したが、近距離でより多くの効果が明らかに明らかになったときに、優れた数学特性を持っていた。
基本的に3つの電荷特性、導体、絶縁体、半導体があることがわかっています。驚き！開始電圧に達すると、空気が半導体になり、どんなに小さくても火花が発生します。これを電力会社業界では、部分放電開始電圧またはPDIVと呼びます。これは、絶縁破壊電圧の前のオプションの工場テストのみです。
それが半導体である場合、ガスに対するアバランシェ効果は負性抵抗であるため、それをトランジスターにすることができますか？
いいえ、真空管を作り、不活性ガスを使用して酸化を避けることができます。ガス管「半導体」がありますが、アークはオーディオ真空管には適していないので、熱で負の抵抗またはgmゲインを使用しますそしてその後、ウェル老年から（ガスによる汚染の電極に）発生する青色コロナ効果以下HVバイアスをコロナは、可視光であるが、内部は耐圧前に成分（BDV）、我々はそれを呼び出す部分放電（PD）とするとき、PSありこのトピックだけで、Microsoft AcademicsまたはGoogle Scholarに関する約10,000の博士論文。
しきい値の変化以外は、50 umや50 kmなどの極値を除いて、ギャップに対してある程度線形に変化しますが、線形ではありません。
しかし、実用的な目的のために、鋭い導体の場合は1kV / mmまたは10kV / cmを、滑らかな平面の場合はこの量の約3倍を覚えておいてください。
1.3Vのしきい値を持つトライアックのように動作するには、モーターのプラグを引き抜くようにギャップをゼロから開始する必要があり、保持電流の下限しきい値または空気に対する他の力が接続を切断するまで長いアークを描くことができます。
また、AC電流の次の「ゼロ交差」をスイッチオフ時間として常に考慮しますが、TRIACSにはDCの保持電流しきい値があります。
連絡先-
このため、アーク電流を遮断した結果は酸素と水素の含有量により空気中で6000°Cを超える可能性があるため、リレーのDC接点は誘導負荷で電流に対してディレーティングする必要があります。
最後に -
簡単な答え：
電圧と電流の両方に対して「はい」および「いいえ」。高電圧または電流または低電圧または電流で火花を作ることができますが、
実験
単三電池またはそれ以上の「MOTトランス」を備えたLiPoセルでも、切断すると大きなアークが引き出されますが、アーク全体の電圧はまだ低く、乾接点が非常に速く切れるためアークが始まる直前の非常に高い電圧です（ nsのdt）およびV = LdI / dtはわかっていますが、接触バウンスがあります**
アークを開始することはできませんが、プライマリで数秒間電流を充電した後、上記で大きなアークを伸ばすことができます
すでに伝導している場合、空気やSF6やオイルなどの誘電体に絶縁体のギャップを作成するには、電子が励起されてギャップを飛び越えるのに時間がかかります（マイクロ秒）プラスチックYキャップまたはXLPE HVAC電源ケーブルのボイドまたは汚染物質、またはガラスHVブッシングまたは稲妻のオイルまたは湿った空気中のほこり粒子について話している場合。トライアック、トンネルダイオード、ガス管プロテクターと同様に、電流密度に依存する負の抵抗が低くなっています。また、テスラが発見したようにアーク高電圧発生発振器、マルコーニが発見し、ファラデーがこれらのすべての実験を数世紀前に行った送信機にも役立ちます。