Elektrik arkı: Revizyonlar arasındaki fark

'''Elektriksel ark''', gazların kıvılcım anında ortaya çıkması ile oluşan elektrik olayı. Akım iletken olmayan hava tarafından iletildiği anda elektriksel ark oluşur. Ark boşalması voltajı az olan taraftan gözlenebilir. Elektriksel ark kavramının gözlenebilmesi için elektrotlar tarafından desteklenmelidir. Ayrıca, elektriksel ark kavramı elektrotlardaki elektronların termiyonik emisyonlarına bağlıdır. ''Voltaik ark'' terimi ise voltaik ark lambalarında kullanılır.

==Tarihçe==

Bir doğa olayı olarak düşünebileceğimiz elektriksel ark olayı ilk kez [[Humphry Davy]] tarafından 1801 yılında ifade edilmiştir. Bu çalışmalar [[William Nicholson]]‘ un “Doğa Felsefesi “ dergisinin Kimya ve Sanat bölümünde yayınlanmıştır. Aynı yıllarda Davy halka açık bir gösteriminde birbirine dokunmak üzere olan iki tane [[karbon]] çubuğunu birbirinden yavaşça uzaklaştırarak elektriksel arkları göstermiştir. Bu gösteride iki çubuk arasında zayıf kalan devamlı olmayan arklar gösterilmiştir. Kraliyet ailesi 1000 tane halkadan oluşan güçlü bir batarya için destek verdi. Sir Humphry Davy ise 1808 yılında geniş tabanlı arkları gösterdi. Bu gösterilerden sonra Sir Humphry Davy ismi, ark ile anılır olmuştu. Elektrotların arası çok açık olmamasına rağmen ark yukarıya doğru çıkan bir görünüm almıştı. Elektriksel arkın bu şekilde görünmesinin bir sebebi ise sıcak gazlara uygulanan kaldırma kuvveti idi. Bu gözlemlerden bağımsız olarak [[Vasily Petrov]] arkların bu şekilde görünümünü özel sıvıların elektriksel görünümü olarak ifade etti. Ayrıca [[Vasily Petrov]] bakır ve çinko alaşımı 4200 tane disk şeklinde pillerden oluşan bataryasıyla bu gözlemini açıklamıştır.

==Genel bakış==

Elektrik arkı yüksek akım yoğunluğundan dolayı oluşan elektrik yükü boşalmasıdır. Maksimum akım ark yolu ile atlama yapabilir. Elektriksel ark sadece dış devre tarafından sınırlandırılır, arkın kendisi tarafından sınırlandırılmaz. Ark oluştuğu zaman içerisinde arkın oluştuğu kısımda akım arttıkça ark miktarı azalır. Bu gözlem de bize dinamik olarak [[negatif direnç|negatif]] direnç karakteristiğini gösterecektir. Devamlı olarak elektriksel arkları elde etmek istiyorsak bu karakteristiğe uygun hareket etmeliyiz. Buna ek olarak akımı sabit tutmalıyız.

İki elektrot arasındaki ark yük boşalması ve [[iyon]]laşma ile başlar. Bu ark olayının belirgin bir şekilde görülebilmesi için devreden geçen akımın artırılması gerekir. Voltajın kesintiye uğraması elektrotların arasındaki boşluğa, basınca ve arkın etrafındaki gazın cinsine bağlıdır. Ark oluşmaya başladığında uç gerilimi kızaran kısımdaki gerilimden az olacaktır ve kızaran kısımdaki ark akımı ise daha fazla olacaktır.

 

Düşük frekanslarda (100 Hz den düşük olmak üzere) alternatif akım arkları ile doğru akım arkları benzerlik gösterir. Bir sonraki durumda ise ark ayrılmış kısımdan başlar ve elektrotlar akım yönü bakımından ters konuma gelirler. Akımın frekansını artırdıkça iyonlaşmaya zaman kalmayacaktır ve ark devamlı olarak görülmeyecektir. Çünkü voltaj ve akım ilişkisi, ohm kanunlarındaki gibi olacaktır.

 

Akım ve elektrik alan birçok elektrik ark çeşidini ortaya çıkarır. Etrafında gazdan bir alan oluşan iki iletken çubuk (bu çubuklar tungstenden veya karbondan yapılmış olabilir) elektriksel ark oluşturabilir. Bu çeşit arklar yüksek derecede [[ısı]] yayabilir ve birçok materyali eritebilir veya buharlaştırabilir. Elektriksel arklar devamlı olarak yük boşalması yapabilir fakat arklara benzer elektriksel [[kıvılcım]]lar yük boşalmasını geçici olarak yaparlar. Elektriksel arklar hem alternatif akımda hem de doğru akımda oluşabilirler. Alternatif akımda ise arklar yarım periyotlu olarak tekrar oluşabilirler. Buna ek olarak, elektriksel arklar kor halindeki metallerdeki yük boşalması olayından farklıdır. Elektriksel arklarda akım yoğunluğu çok fazladır ve [[voltaj]] düşme aralığı çok fazladır. Elektriksel arkların akım yoğunluğu santimetre başına bir mega amper kadar olabilir. Elektriksel arkların akım ve voltaj ilişkisi lineer değildir. Ark oluştuğunda (yük akışı veya elektrotların dokundurulup ayrılması olayı) akımın artırılması ve aynı zamanda voltajın düşürülmesi arasında bağlantı kurulabilir. Bu bağlantı arkların sönümlenmesini de açıklayabilir. Negatif direnç etkisi empedansın pozitif formuna ihtiyaç duyar. Devredeki elektriksel denge kurulunca düzgün görünümlü arklar elde edilir. Elektriksel arkların bu özellikleri, devre elemanlarını bozacak şekilde etkiler ve bu arklar kontrol edilemezler. Elektrik devresinde oluşan bu arklar kontrol edilemezler ve devre elemanları bozulana kadar akım çekmeye devam ederler.