Ответ: Почему часто перегорают лампочки в квартире?
Zest сказал(а):
Дуга возникает как следствие электрического пробоя атмосферного воздуха, который как и любой диэлектрик имеет свой предел. В результате пробоя в диэлектрике возникает проводимость за счет ионизации газа.
Электроэнергия превращается в тепло, тепло увеличивает эмиссию электронов, - вещество превращается в плазму, - те лупят по молекулам газа ионизируя их, те проводят электрические заряды и так бесконечно пока что-то не кончится: вещество проводника или электричество.
Пробой возникает при холодных электродах за счет ударной ионизации молекул/атомов газа разогнанными в электрическом поле между электродами случайно оказавшихся там ионов и электронов. Далее идет нагрев катодного пятна под действием ионной бомбардировки и возникновение тепловой эмиссии электронов и превращение искрового разряда в дуговой, в котором необходимая концентрация носителей заряда обеспечивается не столько ударной ионизацией, сколько катодным пятном. Дуга возникает без искрового пробоя промежутка, за счет предварительно нагретых электродов, обеспечивающих начальную ионизацию газа. Эти условия имеют место при разрыве контаков, находящихся под током.
А как тогда нагрузку коммутировать? Кто-то же должен ее выключать. У нас в цеху по заточке булавок рубильники были везде, в том числе и на подстанции. Без всякого "магнитного дутья" можно было вырубить питалово всему цеху. Чтобы отключалось быстрее в рубильниках предусмотрен простейший редуктор от ручки к оси ножей. Ну и кроме того установлены перегородки между контактами. Ведь главная опасность дуги не в том, что она возникнет между губками и ножом - а между фазами.
В Рассиеи — можно и рубильником. Можно даже ножом перерезать провода под током. Отсюда и большинство бед, «неожиданно» валящихся на голову. Для отсоединения цепей под нагрузкой есть выключатели специальной конструкции, с тем самым дутьем и искрогасящими деионизационными камерами.
Главная опасность дуги — интенсивное видимое и УФ-излучение, разбрызгивание металла и облако ионизированного газа, создающего возможность переброса дуги с фазного провода на окружающие заземленные предметы или соседнюю фазу. Например при разрыве цепей постоянного тока напряжением 3kV (контакная сеть ж.-д. постоянного тока) образуется дуга длиной до 3 метров (!). при этом электрическая прочность сухого воздуха примерно 10кV/cm, а при напряжении менее 300 вольт пробой в воздухе при н.у. вообще не просиходит.
Zest сказал(а):
Ведь главная опасность дуги не в том, что она возникнет между губками и ножом - а между фазами. И такие случаи были… Тыдышь! Огненный шар, уши заложены. Дым рассеялся - от рубильника только оплавленные сопли
Как раз имеет место переброс дуги (безо всякой пыли). Поэтому и нельзя рубильником отключать цепи под нагрузкой. Хотя… «Ежики плакали и кололись, но продожали жрать кактус».
Что касается опасности реактивной мощности для лампочки, то вообще не понятно при чем тут это? Может быть надо просто автомат поменять на исправный?
Zest сказал(а):
Никуда оно не утекает, вы что, думаете там вода течет внутри проводов? Напряжение существует относительно "земли". … Механическая метафора такова: фаза это ручка …
Вы не правы — электрический ток настолько похож на жидкость, что одно время даже считали, что это и есть особая жидкость (наряду с теплородом/флогистоном).
Если отойти от механической аналогии с прялкой, то при помощи либо магнитного поля (трансформатор, генератор, электродвигатель) мы создаем вихрь (кольцо в первом приближении) электрического поля либо неравновесное распределение зарядов в пространстве (химические, МГД-источники) создающее электрическое поле. И в том, и в другом случае при наличии свободных носителей заряда (ионов, чаще — электронов) последние приходят в движение и начинают двигаться в этом поле. Проводники — металл, плазма, электролит выступают лишь
посредником, предоставляющим собой «вместилище» носителей заряда. Если ток никуда не будет «утекать» — разрыв цепи, то очень быстро наступит момент, когда переместившиеся носители создадут «в тупике» объемный заряд, компенсирующий на пройденном пути своим полем исходное поле и возникший было ток исчезнет — так работает конденсатор: он как бы «перемещает», концентрирует исходное поле между своими обкладками. При снятии внешнего поля (aka «напряжения») все произойдет в обратном порядке. Т.е. для обеспечения непрерывности движения носителей мы все время должны «снимать» накапливающийся на концах проводника избыточный заряд. В химических источниках это происходит за счет восстановления активного вещества (присоединения избыточного электрона), в магнитодинамических — переносом вихрем магнитного поля избытка носителей на другой конец проводника.
При этом, если заряды в проводнике не совершают по той или иной причине
направленного, «организованного» движения (хаотическое, тепловое движение рассматривать не будем — это заведет нас в дебри), то соотвественно вокруг проводника не будет магнитного поля, не будет и передачи энергии движущимися электронами кристаллической решетке — нагрева проводника (в обычном состоянии решетка находится в тепловом равновесии с электронным газом).
За исключением магнитного поля вокруг движущейся среды налицо почти полная аналогия с поведением жидкости в гравитационном поле (течение реки, ручья, воды из крана). Это имеет и более глубокую, физическую аналогию (в рамках классики). Т.к. вода в целом электрически нейтральна, то привести ее в движение можно гравитационным полем («односортный» аналог электрического поля для зарядов); количество воды «в системе» постоянно, механическую (тепловую) энергию можно извлечь только из движущейся среды; в конце концов наступает момент, когда весь носитель оказывает в состоянии с наименьшей внутренней энергией — внизу, в море/океане (вода) и чтобы вновь извлечь работу необходимо привести носитель в другое состояние, с более высокой внутренней энергией — поднять воду вверх (сообщить электронам дополнительную порцию энергии); количество носителя в процессе работы не изменяется — меняется лишь количество запасенной им энергии. Сделав на реке запруду (конденсатор), мы будем иметь течение реки (ток) до тех пор, пока уровень запруды (потенциал поля на отрицательной обкладке конденстора) не сравняется с высотой наивысшей точки, откуда мы льем воду (потенциал поля на отрицательном поле источника). Объем накопленной в пруду воды будет практически полностью эквивалентен заряду, накопленному в конденсаторе. И это неудивительно — ведь вода представляет собой такие же носители заряда, только электрически нейтральные — почти не реагирующие на внешнее электрическое поле, а имеющие только «односортный» гравитационный заряд — массу. Т.к. энергия гравитационного взаимодействия в миллиарды раз меньше энергии электрослабого, то возникает разница в «куб.м/Дж» и, соотвественно во всяких квантовых эффектах.
«Фаза» и «земля» — сие есть придумки электриков и инженеров. «Земля» — это та же фаза, только подключенная с помощью заземлителя к Земному шару (к его проводящей водной оболочке) и благодаря этому разность потенциалов поля между нулевым проводом и любым предметом, имюещим соединение с гидросферой, относительно небольшой и безопасный. Однако при удалении от заземлителя потенциал «нуля» может возрастать до серьезных значений (24 вольта видел своими глазами). Если одну из фаз вторичной цепи трансформатора не заземлить, то из-за всяких паразитных емкостей и утечек может оказаться, что потенциал такого провода относительно земли (правильно — воды) и соединенных с ней проводящих предметов мождет оказаться, например 10.000 вольт (утечка через изоляцию между высоковольтной первичной и низковольтной вторичной обмотками трансформатора на подстанции, а с ЛЭП/кабеля на землю-воду)