Faísca elétrica - Electric spark
Uma faísca elétrica é uma descarga elétrica abrupta que ocorre quando um campo elétrico suficientemente alto cria um canal ionizado e eletricamente condutor através de um meio normalmente isolante, geralmente ar ou outros gases ou misturas de gases. Michael Faraday descreveu esse fenômeno como "o belo flash de luz acompanhando a descarga da eletricidade comum".
A rápida transição de um estado não condutor para um estado condutivo produz uma breve emissão de luz e um estalo agudo ou estalo. Uma faísca é criada quando o campo elétrico aplicado excede a resistência de ruptura dielétrica do meio intermediário. Para o ar, a resistência à degradação é de cerca de 30 kV / cm ao nível do mar. Experimentalmente, esta figura tende a diferir dependendo da umidade, pressão atmosférica, forma dos eletrodos (agulha e plano-terra, hemisférico etc.) e o espaçamento correspondente entre eles e até mesmo o tipo de forma de onda, seja senoidal ou co-seno-retangular. Nos estágios iniciais, os elétrons livres na lacuna (de raios cósmicos ou radiação de fundo ) são acelerados pelo campo elétrico. À medida que colidem com as moléculas de ar, eles criam íons adicionais e elétrons recém-liberados que também são acelerados. Em algum ponto, a energia térmica fornecerá uma fonte muito maior de íons. Os elétrons e íons que aumentam exponencialmente fazem com que as regiões do ar na lacuna se tornem eletricamente condutoras em um processo chamado ruptura dielétrica . Uma vez que a lacuna é quebrada, o fluxo de corrente é limitado pela carga disponível (para uma descarga eletrostática ) ou pela impedância da fonte de alimentação externa . Se a fonte de alimentação continuar fornecendo corrente, a faísca irá evoluir para uma descarga contínua chamada arco elétrico . Uma faísca elétrica também pode ocorrer dentro de líquidos ou sólidos isolantes, mas com mecanismos de degradação diferentes das faíscas em gases.
Às vezes, as faíscas podem ser perigosas. Eles podem causar incêndios e queimar a pele.
O relâmpago é um exemplo de faísca elétrica na natureza, enquanto faíscas elétricas, grandes ou pequenas, ocorrem dentro ou perto de muitos objetos feitos pelo homem, tanto por projeto como às vezes por acidente.
História
Em 1671, Leibniz descobriu que faíscas estavam associadas a fenômenos elétricos. Em 1708, Samuel Wall realizou experimentos com âmbar esfregado com pano para produzir faíscas. Em 1752, Thomas-François Dalibard , atuando em um experimento proposto por Benjamin Franklin , arranjou um dragão francês aposentado chamado Coiffier na vila de Marly para coletar raios em uma jarra de Leyden , provando assim que relâmpagos e eletricidade eram equivalentes. No famoso experimento de pipa de Franklin , ele extraiu com sucesso faíscas de uma nuvem durante uma tempestade.
Usos
Fontes de ignição
Faíscas elétricas são usadas em velas de ignição em motores de combustão interna a gasolina para inflamar o combustível e as misturas de ar. A descarga elétrica em uma vela de ignição ocorre entre um eletrodo central isolado e um terminal aterrado na base da vela. A tensão para a faísca é fornecida por uma bobina de ignição ou magneto que é conectado à vela de ignição com um fio isolado.
Os dispositivos de ignição de chama usam faíscas elétricas para iniciar a combustão em alguns fornos e fogões a gás no lugar de uma chama piloto . A reignição automática é um recurso de segurança usado em alguns acendedores de chama que detecta a condutividade elétrica da chama e usa essa informação para determinar se a chama de um queimador está acesa. Essa informação é usada para impedir que um dispositivo de ignição acenda depois que a chama for acesa ou reiniciar a chama se ela se apagar.
Radiocomunicação
Um transmissor de centelha usa uma centelha elétrica para gerar radiação eletromagnética de radiofrequência que pode ser usada como transmissor para comunicação sem fio. Os transmissores de faísca foram amplamente usados nas primeiras três décadas de rádio de 1887–1916. Posteriormente, foram suplantados por sistemas de tubo a vácuo e, em 1940, não eram mais usados para comunicação. O amplo uso de transmissores de intervalo de faíscas levou ao apelido de "faíscas" para o oficial de rádio de um navio.
Metalurgia
As faíscas elétricas são usadas em diferentes tipos de usinagem . A usinagem por descarga elétrica (EDM) às vezes é chamada de usinagem por centelha e usa uma descarga por centelha para remover o material de uma peça de trabalho. A usinagem por descarga elétrica é usada para metais duros ou difíceis de usinar com as técnicas tradicionais.
A sinterização por plasma de centelha (SPS) é uma técnica de sinterização que usa uma corrente contínua pulsada que passa por um pó condutor em uma matriz de grafite . O SPS é mais rápido do que a prensagem isostática a quente convencional , onde o calor é fornecido por elementos de aquecimento externos .
Análises químicas
A luz produzida por faíscas elétricas pode ser coletada e usada para um tipo de espectroscopia chamada espectroscopia de emissão de faíscas .
Um laser pulsado de alta energia pode ser usado para produzir uma faísca elétrica. A espectroscopia de ruptura induzida por laser (LIBS) é um tipo de espectroscopia de emissão atômica que usa um laser de alta energia de pulso para excitar átomos em uma amostra. LIBS também foi chamado de espectroscopia de centelha de laser (LSS).
As faíscas elétricas também podem ser usadas para criar íons para espectrometria de massa . A descarga de faísca também foi aplicada na detecção eletroquímica por meio da modificação de superfície in-situ de eletrodos de carbono impressos em tela descartáveis (SPEs) com várias fontes de metal e carbono.
Perigos
As faíscas podem ser perigosas para pessoas, animais ou até objetos inanimados. As faíscas elétricas podem inflamar materiais, líquidos, gases e vapores inflamáveis. Mesmo descargas estáticas inadvertidas, ou pequenas faíscas que ocorrem ao ligar as luzes ou outros circuitos, podem ser suficientes para inflamar vapores inflamáveis de fontes como gasolina, acetona, propano ou concentrações de poeira no ar, como aquelas encontradas em moinhos de farinha ou mais geralmente em fábricas que manuseiam pós.
As faíscas geralmente indicam a presença de uma alta tensão ou "campo potencial". Quanto maior a tensão; quanto mais longe uma faísca pode saltar através de uma lacuna, e com o fornecimento de energia suficiente pode levar a maiores descargas, como um brilho ou um arco . Quando uma pessoa é carregada com cargas estáticas de alta voltagem, ou está na presença de fontes elétricas de alta voltagem, uma faísca pode saltar entre um condutor e uma pessoa que está próxima o suficiente, permitindo a liberação de energias muito maiores que pode causar queimaduras graves, paralisar o coração e órgãos internos ou até mesmo se transformar em um arco voltaico .
Faíscas de alta voltagem, mesmo aquelas com baixa energia, como de uma arma de choque , podem sobrecarregar as vias condutoras do sistema nervoso, causando contrações musculares involuntárias ou interferir nas funções vitais do sistema nervoso, como o ritmo cardíaco. Quando a energia está baixa o suficiente, a maior parte dela pode ser usada apenas para aquecer o ar, de forma que a faísca nunca se estabilize totalmente em um brilho ou arco. No entanto, faíscas com energia muito baixa ainda produzem um "túnel de plasma" através do ar, através do qual a eletricidade pode passar. Esse plasma é aquecido a temperaturas geralmente maiores que a superfície do sol e pode causar pequenas queimaduras localizadas. Líquidos condutores, géis ou pomadas são frequentemente usados ao aplicar eletrodos no corpo de uma pessoa, evitando a formação de faíscas no ponto de contato e danificando a pele. Da mesma forma, as faíscas podem causar danos aos metais e outros condutores, ablacionando ou perfurando a superfície; um fenômeno que é explorado na corrosão elétrica . As faíscas também produzem ozônio que, em concentrações altas o suficiente, pode causar desconforto ou desconforto respiratório, coceira ou danos aos tecidos e pode ser prejudicial a outros materiais, como certos plásticos.
Veja também
Referências
links externos
- Szikrakisülés (1) ... (4) Faísca elétrica (1) ... (4). Vídeos no portal FizKapu (em húngaro) .