Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng

Câu hỏi: Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng 

A. Trong kĩ thuật hàn điện.

B. Trong kĩ thuật mạ điện.

C. Trong kĩ thuật đúc điện. 

D. Trong ống phóng điện tử.

Lời giải: 

Đáp án: A.  Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng Trong kĩ thuật hàn điện.

Cùng THPT Trịnh Hoài Đức tìm hiểu thêm về hiện tượng này nhé:

Hồ quang điện là gì?

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.

Hồ quang điện có thể kèn theo toả nhiệt và toả sáng rất mạnh.

Các tính chất cơ bản

– Hiện tượng phóng điện hồ quang hầu hết chỉ xảy ra khi dòng điện có trị số lớn.

– Trung tâm hồ quang thường có nhiệt độ rất lớn, trong các khí cụ nhiệt độ có thể lên đến 6000 ÷ 80000K

– Ở cathode, mật độ dòng điện lớn, vào khoảng 104 ÷ 105 A/cm2

– Thực tế, sụt áp ở cathode không phụ thuộc vào dòng điện, và thường bằng 10 ÷ 20V

Điều kiện tạo ra Hồ quang điện

Có 2 điều kiện:

– Làm cho hai điện cực nóng đỏ lên đến mức có thể phát nhiện electron

– Tạo ra một điện trường đủ mạnh ở giữa hai điện cực để ion hoá không khí, tạo ra tia lửa điện, cường độ điện trường

Ứng dụng hồ quang điện:

Khi xuất hiện hồ quang điện xung quang nó tạo ra nhiệt độ rất cao và phát ra lượng ánh sáng rất lớn, đây là những đặc điểm để ứng dụng.

1. Dùng hồ quang điện trong hàn kim loại: Một cực của hồ quang là tấm kim loại cần hàn, còn cực kia là que hàn. Do nhiệt độ cao giữa hai cực, que hàn nóng chảy và lấp chỗ cần hàn lên tấm kim loại.
2. Dùng hồ quang điện trong lò luyện thép, luyện kim loại: là loại lò dùng năng lượng của hồ quang điện làm nóng và đun chảy loại vật liệu chất vào lò.
3. Dùng hồ quang điện làm đèn phát sáng: đèn tạo ra ánh sáng bằng hồ quang điện (còn gọi là hồ quang điện). Ánh sáng hồ quang carbon, bao gồm một vòng cung giữa các điện cực carbon trong không khí

Tác hại của hồ quang điện

Ảnh hưởng tới các thiết bị điện

Hiện tượng phóng hồ quang điện sẽ làm cho các thiết bị điện bị phá hủy. Nguyên nhân chính là do sự thay đổi điện áp đột ngột, ngắn mạch hệ thống cục bộ. Cụ thể, các tiếp điểm động lực bị đánh mòn, hỏng hóc dưới nền nhiệt tăng cao.

Phải thay thế các thiết bị đóng cắt hàng năm, có thể với số lượng lớn sẽ gây nhiều khó khăn cho doanh nghiệp

Ảnh hưởng tới con người

Phòng hồ quang điện có thể gây cháy nổ, hỏa hoạn làm ảnh hưởng tới sức khỏe và tính mạng con người.

Tia hồ quang điện có sức mạnh rất lớn. Khi chúng ta nhìn vào thì tia hồ quang làm chết các tế bào niêm mạc mắt, dẫn tới đau mắt hàn. Nếu như không trang bị bảo hộ mặt trong quá trình hàn thì có thể bị bong da mặt do chết hết các tế bào ngoài da.

Cách phòng ngừa những tai nạn do hồ quang điện gây ra

Đối với các thợ hàn, một biện pháp đơn giản nhất, bạn có thể áp dụng chính là đeo mặt nạ khi hàn, thêm quạt gió để giảm thiểu độc hại cho thợ hàn. Để phòng chống hơi khí độc thì cần sử dụng mặt nạ bảo vệ. Ngoài ra, trong 1 số điều kiện cho phép bạn cũng có thể kết hợp với biện pháp thông gió hoặc không hàn  khi nồng độ các chất gây hại quá mức cho phép. Để dùng mỹ hàn và kính hàn được thuận tiện mà không ảnh hưởng tới công việc, người ta thường sử dụng giải pháp thông gió để cải tạo môi trường khí, có thể là quạt, chụp hút,…

Quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang điện

Quá trình phát sinh

– Tiếp điểm có dòng điện bé, khoảng cách ban đầu giữa chúng rất nhỏ, trong khi điện áp đặt vào có trị số nhất định nên sẽ sinh ra điện trường có cường độ lớn trong khoảng không gian này và điện tử ừ cathode có thể bật. Hiện tượng này còn gọi là phát xạ tự động điện tử hay còn gọi là phát xạ điện nguội. Khi số điện tử này càng ngày càng nhiều thì chuyển động dưới tác dụng của điện trường sẽ làm ion hóa không khí gây nên hiện tượng hồ quang điện.

– Tiếp điểm có dòng điện lớn, quá trình phát sinh hồ quang điện sẽ phức tạp hơn. Ban đầu, khi mở tiếp điểm, lực ép giữa chúng có trị số khá nhỏ nên số tiếp điểm tiếp xúc để dòng điện đi qua ít. Sự tăng đáng kể của mật độ dòng điện có thể lên tới hàng chục nghìn A/ cm2 nên tại các tiếp điểm đó thì nhiệt độ của cầu chất lỏng sẽ tăng tiếp tục. Sau đó bốc hơi và hồ quang điện xuất hiện trong không gian giữa 2 tiếp điểm.

Quá trình dập tắt

Quá trình này cần những điều kiện ngược lại so với quá trình phát sinh hồ quang, cụ thể là:

– Hạ thấp nhiệt độ hồ quang bằng cách sử dụng hơi khí hoặc dầu làm nguội, sử dụng vách ngăn để hồ quang cọ xát.

– Kéo dài hồ quang bằng cách sử dụng vách ngăn chia thành nhiều phần nhỏ rồi thổi khí dập tắt

– Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ

– Sử dụng năng lượng của hồ quang hoặc năng lượng bên ngoài để dập tắt nó.

– Tiêu thụ năng lượng hồ quang bằng cách mắc điện trở Shunt

Công nghệ hồ quang điện

– Hàn hồ quang điện chính là công nghệ hàn phổ biến nhất hiện nay để nối. Tháo rời chác chi tiết bằng nguồn nhiệt dùng để hàn, nguồn nhiệt này là hồ quang điện.

– Trong công nghệ hàn hồ quang điện, hồ quang tập trung trên 1 điểm của vật hàn. Nhiệt lượng tương đối tập trung, vật hàn sẽ dễ dàng bị nóng chảy tức thì, nhiệt lượng này không truyền ra rộng nên sự biến dạng của vật hàn không trầm trọng như hàn khí. Thao tác hàn hồ quang điện tương đối là khó, nhưng với nơi có điện tì nó khá thuận tiện và rẻ.

– Hàn hồ quang điện hiện được phát triển rộng rãi, ngoài ra trong tương lai còn áp dụng rộng rãi hơn cả phương pháp hàn khí.

Đăng bởi: THPT Trịnh Hoài Đức

Chuyên mục: Lớp 11, Vật Lý 11