Если взять концы двух проводников, присоединенных к полюсам источника электрического напряжения, и сблизить их почти вплотную, то между концами проводников образуется искра. Вследствие плохого контакта концы проводников будут нагреваться, и если теперь развести их, то искра переходит в дугу (рисунок 1) и создает сильный ослепительный свет.
Рисунок 1. Электрическая дуга
Электрическая дуга была впервые получена русским академиком В. В. Петровым в 1802 году. В качестве проводников для получения дуги обычно берут угли, которые не плавятся при высокой температуре, развиваемой дугой. Температура электрической дуги может достигать 3500 °С и в ее пламени плавится большинство самых тугоплавких веществ.
При питании электрической дуги постоянным током положительный уголь разрушается быстрее отрицательного, причем середина положительного угля, быстро сгорая, образует углубление (кратер). Поэтому положительный уголь при электрической дуге постоянного тока обычно берут в два раза толще отрицательного. При переменном токе толщина углей берется одинаковой. Если внутрь углей поместить стержни из солей некоторых металлов, то окраску света дуги можно изменить.
При работе дуги концы углей обгорают и расстояние между ними увеличивается, происходит гашение электрической дуги. Чтобы дуга не погасла, угли нужно постоянно сближать. Практически сближение углей производят или ручным регулятором (проекционные фонари) или автоматическим регулятором (прожекторы).
Первые автоматические регуляторы для электрической дуги, а также регуляторы, реагирующие на изменение тока или напряжения, были построены русским изобретателем В. Н. Чиколевым (1845 – 1898).
Для спокойного и ровного горения дуги необходимо напряжение 40 – 60 В и ток 10 – 12 А и выше. Если источник напряжения, питающий электрическую дугу, имеет напряжение больше, чем нужно для дуги, то излишек напряжения гасится в добавочном сопротивлении, включаемом последовательно с дуговой установкой.
Пример. Определить величину добавочного сопротивления к дуговой лампе киноаппарата, которая требует напряжения 50 В и тока 12 А. Напряжение генератора 110 В. (рисунок 2).
Рисунок 2. К примеру
Падение напряжения в добавочном сопротивлении будет:
110 – 50 = 60 В.
Падение напряжения 60 В в добавочном сопротивлении при токе 12 А может быть тогда, когда сопротивление
Электрическую дугу для целей освещения впервые применил известный русский ученый П. Н. Яблочков (1847 – 1894), создав "электрическую свечу".
Павел Николаевич Яблочков родился в 1847 году в Саратовской губернии. В 1886 году окончил Николаевское инженерное училище в Петербурге. Занимался разработкой и распространением своей "свечи", предложил новую систему распределения электрического тока при помощи индукционных катушек.
Павел Николаевич Яблочков
14 сентября 1847 - 19 марта 1894 (46 лет)
П. Н. Яблочков – основоположник применения первого тока в практической электротехнике, изобретатель трансформатора и создатель термоэлектрического элемента. Он является также одним из основателей журнала "Электричество". П. Н. Яблочков долгое время жил за границей. Вернулся в Россию в 1893 году, а умер в 1894 году в Саратове.
"Свеча" Яблочкова представляет собой два угля, поставленных рядом и разделенных прокладкой из обожженной глины (каолина). По мере сгорания углей прокладка плавится и расстояние между углями остается постоянным.
Благодаря сильной яркости и большей силе света электрическая дуга нашла себе применение в прожекторах, необходимых для освещения предметов, удаленных иногда на несколько километров.
Тепло создаваемое электрической дугой, используют в дуговых печах. В этих печах удается расплавить большинство тугоплавких веществ.
Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560с.