Ketika berbicara tentang karakteristik busur volta, perlu disebutkan bahwa ia memiliki tegangan yang lebih rendah daripada pelepasan pijar dan bergantung pada radiasi termionik elektron dari elektroda yang menopang busur. Di negara-negara berbahasa Inggris, istilah ini dianggap kuno dan usang.
Teknik penekanan busur dapat digunakan untuk mengurangi durasi busur atau kemungkinan terjadinya busur.
Pada akhir 1800-an, busur volta digunakan secara luas untuk penerangan umum. Beberapa busur listrik tekanan rendah digunakan dalam banyak aplikasi. Misalnya, lampu neon, lampu merkuri, natrium, dan lampu halida logam digunakan untuk penerangan. Lampu busur xenon digunakan untuk proyektor film.
Membuka busur volta
Fenomena ini diyakini pertama kali dijelaskan oleh Sir Humphry Davy dalam artikel tahun 1801 yang diterbitkan di Jurnal Filsafat Alam, Kimia dan Seni William Nicholson. Namun, fenomena yang digambarkan oleh Davy bukanlah busur listrik, melainkan hanya percikan api. Penjelajah selanjutnyamenulis: “Ini jelas bukan deskripsi busur, tetapi percikan. Inti dari yang pertama adalah bahwa ia harus terus-menerus, dan kutub-kutubnya tidak boleh bersentuhan setelah ia muncul. Percikan yang dibuat oleh Sir Humphry Davy jelas tidak kontinu, dan meskipun tetap terisi selama beberapa waktu setelah kontak dengan atom karbon, kemungkinan besar tidak ada hubungan busur, yang diperlukan untuk klasifikasinya sebagai busur volta.
Pada tahun yang sama, Davy secara terbuka mendemonstrasikan efeknya di hadapan Royal Society dengan melewatkan arus listrik melalui dua batang karbon yang bersentuhan dan kemudian menariknya dalam jarak pendek. Demonstrasi menunjukkan busur "lemah", hampir tidak dapat dibedakan dari percikan yang stabil, di antara titik-titik arang. Komunitas ilmiah memberinya baterai 1000 pelat yang lebih kuat, dan pada tahun 1808 ia mendemonstrasikan terjadinya busur volta dalam skala besar. Dia juga dikreditkan dengan namanya dalam bahasa Inggris (busur listrik). Dia menyebutnya busur karena berbentuk busur ke atas ketika jarak antara elektroda menjadi dekat. Ini karena sifat konduktif dari gas panas.
Bagaimana busur volta muncul? Busur kontinu pertama dicatat secara independen pada tahun 1802 dan dijelaskan pada tahun 1803 sebagai "cairan khusus dengan sifat listrik" oleh ilmuwan Rusia Vasily Petrov, yang sedang bereksperimen dengan baterai tembaga-seng 4.200 cakram.
Studi lebih lanjut
Pada akhir abad kesembilan belas, busur volta tersebar luasdigunakan untuk penerangan umum. Kecenderungan busur listrik berkedip dan mendesis adalah masalah besar. Pada tahun 1895, Hertha Marx Ayrton menulis serangkaian makalah tentang listrik, menjelaskan bahwa busur volta adalah hasil dari oksigen yang bersentuhan dengan batang karbon yang digunakan untuk membuat busur.
Pada tahun 1899, dia adalah wanita pertama yang memberikan makalahnya sendiri di hadapan Institute of Electrical Engineers (IEE). Laporannya berjudul "Mekanisme Busur Listrik". Tak lama kemudian, Ayrton terpilih sebagai anggota wanita pertama dari Institute of Electrical Engineers. Wanita berikutnya diterima di institut itu pada tahun 1958. Ayrton mengajukan petisi untuk membaca makalah di hadapan Royal Society, tetapi tidak diizinkan melakukannya karena jenis kelaminnya, dan The Mechanism of the Electric Arc dibacakan oleh John Perry sebagai penggantinya pada tahun 1901.
Deskripsi
Busur listrik adalah jenis pelepasan listrik dengan rapat arus tertinggi. Arus maksimum yang ditarik melalui busur hanya dibatasi oleh lingkungan, bukan oleh busur itu sendiri.
Busur antara dua elektroda dapat dimulai dengan ionisasi dan pelepasan pijar ketika arus yang melalui elektroda ditingkatkan. Tegangan tembus celah elektroda adalah fungsi gabungan dari tekanan, jarak antara elektroda, dan jenis gas yang mengelilingi elektroda. Ketika busur dimulai, tegangan terminalnya jauh lebih kecil daripada pelepasan pijar, dan arusnya lebih tinggi. Busur dalam gas dekat tekanan atmosfer ditandai dengan cahaya tampak,kepadatan arus tinggi dan suhu tinggi. Ini berbeda dari pelepasan pijar dalam hal suhu efektif elektron dan ion positif kira-kira sama, dan dalam pelepasan pijar, ion memiliki energi panas yang jauh lebih rendah daripada elektron.
Saat mengelas
Busur yang diperpanjang dapat dimulai oleh dua elektroda yang awalnya bersentuhan dan dipisahkan selama percobaan. Tindakan ini dapat memulai busur tanpa pelepasan pijar tegangan tinggi. Beginilah cara tukang las mulai mengelas sambungan dengan langsung menyentuhkan elektroda las ke benda kerja.
Contoh lain adalah pemisahan kontak listrik pada sakelar, relai, atau pemutus arus. Di sirkuit energi tinggi, penekanan busur mungkin diperlukan untuk mencegah kerusakan kontak.
Busur volta: karakteristik
Hambatan listrik di sepanjang busur kontinu menciptakan panas yang mengionisasi lebih banyak molekul gas (di mana derajat ionisasi ditentukan oleh suhu), dan sesuai dengan urutan ini, gas secara bertahap berubah menjadi plasma termal yang berada dalam kesetimbangan termal karena suhu relatif merata untuk semua atom, molekul, ion dan elektron. Energi yang ditransfer oleh elektron dengan cepat menyebar dengan partikel yang lebih berat melalui tumbukan elastis karena mobilitasnya yang tinggi dan jumlah yang besar.
Arus dalam busur didukung oleh emisi termionik dan medan elektron di katoda. Saat inidapat terkonsentrasi di titik panas yang sangat kecil di katoda - di urutan satu juta ampere per sentimeter persegi. Berbeda dengan pelepasan pijar, struktur busur hampir tidak dapat dibedakan, karena kolom positif cukup terang dan memanjang hampir ke elektroda di kedua ujungnya. Penurunan katoda dan penurunan anoda beberapa volt terjadi dalam sepersekian milimeter dari setiap elektroda. Kolom positif memiliki gradien tegangan yang lebih rendah dan mungkin tidak ada pada busur yang sangat pendek.
Busur frekuensi rendah
Frekuensi rendah (kurang dari 100 Hz) Busur AC menyerupai busur DC. Pada setiap siklus, busur dimulai dengan kerusakan, dan elektroda berubah peran ketika arus berubah arah. Dengan meningkatnya frekuensi arus, tidak ada cukup waktu untuk ionisasi pada divergensi di setiap setengah siklus, dan kerusakan tidak lagi diperlukan untuk mempertahankan busur - karakteristik tegangan dan arus menjadi lebih ohmik.
Tempat di antara fenomena fisik lainnya
Bentuk busur yang berbeda adalah sifat yang muncul dari pola arus dan medan listrik non-linier. Busur terjadi di ruang berisi gas antara dua elektroda konduktif (seringkali tungsten atau karbon), menghasilkan suhu yang sangat tinggi yang mampu melelehkan atau menguapkan sebagian besar bahan. Busur listrik adalah pelepasan kontinu, sedangkan pelepasan percikan listrik serupa terjadi seketika. Busur volta dapat terjadi baik di sirkuit DC atau di sirkuit AC. Dalam kasus terakhir, dia mungkin-menyerang setiap setengah siklus arus. Busur listrik berbeda dari pelepasan pijar dalam hal kerapatan arus agak tinggi dan penurunan tegangan di dalam busur rendah. Di katoda, rapat arus dapat mencapai satu megaampere per sentimeter persegi.
Potensi Merusak
Busur listrik memiliki hubungan non-linier antara arus dan tegangan. Setelah busur telah dibuat (baik dengan maju dari pelepasan cahaya atau dengan menyentuh elektroda sejenak dan kemudian memisahkannya), peningkatan arus menghasilkan tegangan yang lebih rendah antara terminal busur. Efek resistansi negatif ini mengharuskan beberapa bentuk impedansi positif (seperti pemberat listrik) ditempatkan di sirkuit untuk mempertahankan busur yang stabil. Sifat inilah yang menyebabkan busur listrik yang tidak terkontrol pada mesin menjadi sangat merusak, karena sekali busur listrik terjadi maka akan menarik lebih banyak arus dari sumber tegangan DC sampai perangkat tersebut rusak.
Aplikasi praktis
Pada skala industri, busur listrik digunakan untuk pengelasan, pemotongan plasma, pemesinan pelepasan listrik, sebagai lampu busur pada proyektor film dan penerangan. Tungku busur listrik digunakan untuk memproduksi baja dan zat lainnya. Kalsium karbida diperoleh dengan cara ini, karena untuk mencapai reaksi endotermik (pada suhu 2500 ° C) sejumlah besarenergi.
Lampu busur karbon adalah lampu listrik pertama. Mereka digunakan untuk lampu jalan di abad ke-19 dan untuk perangkat khusus seperti lampu sorot sampai Perang Dunia II. Saat ini busur listrik bertekanan rendah digunakan di banyak area. Misalnya, lampu fluoresen, merkuri, natrium dan logam halida digunakan untuk penerangan, sedangkan lampu busur xenon digunakan untuk proyektor film.
Pembentukan busur listrik yang intens, seperti kilatan busur skala kecil, adalah dasar dari detonator eksplosif. Ketika para ilmuwan mempelajari apa itu busur volta dan bagaimana menggunakannya, bahan peledak yang efektif telah mengisi kembali berbagai senjata dunia.
Aplikasi utama yang tersisa adalah switchgear tegangan tinggi untuk jaringan transmisi. Perangkat modern juga menggunakan sulfur heksafluorida bertekanan tinggi.
Kesimpulan
Terlepas dari frekuensi luka bakar busur volta, itu dianggap sebagai fenomena fisik yang sangat berguna, masih banyak digunakan dalam industri, manufaktur, dan barang-barang dekoratif. Dia memiliki estetika sendiri dan sering ditampilkan dalam film sci-fi. Kekalahan busur volta tidak fatal.
