¿Se necesita un alto voltaje o corriente para producir una chispa?

Question

Una chispa eléctrica puede formarse cuando hay una alta energía potencial entre dos conductores, ¿verdad? Mi pregunta es si se puede formar una chispa con una corriente alta y una tensión baja o sólo a la inversa.

Answer 1

Se necesita un alto voltaje para producir una chispa a través del aire.

Hay dos formas de conseguir una alta tensión. Una es hacer un alto voltaje de forma intencionada.

La otra es que se puede obtener un alto voltaje involuntariamente al interrumpir una gran corriente en un circuito inductivo. Como todos los conductores son inductivos en cierta medida, una corriente suficientemente alta que pase por un interruptor de apertura creará una chispa cuando los contactos se abran e intenten detener la corriente. Si se alimenta una bombilla de faro desde una batería de 12v mediante cables de salto y luego se retira uno, normalmente se producirá una chispa al abrirse la conexión.

Answer 2

Antes de la chispa, no hay ninguna corriente, sólo una tensión (diferencia de potencial) entre dos puntos.

Descarga de arco ocurre cuando el voltaje es lo suficientemente alto como para superar la brecha, y luego continúa cuando los conductores se separan hasta que el plasma se disipa. Esto depende de lo grande que sea el hueco; se pueden sacar fácilmente chispas visibles de una fuente de alimentación de 12V frotando algunos conductores. Se forman pequeños arcos a través de las pocas micras de separación entre superficies que no son perfectamente planas.

Una vez que un arco es golpeado es un conductor bastante bueno, por lo que el voltaje a través de él caerá y la corriente aumentará hasta que sea limitada por el resto del sistema.

Los generadores de Van der Graff y otros sistemas similares de "electricidad estática" son condensadores cargados a tensiones enormes que producen una corriente bastante alta durante una duración extremadamente corta. Esto les permite producir chispas largas y breves.

Por el contrario, los soldadores de arco funcionan con tensiones comparativamente bajas, tal vez de 20 V, pero con corrientes extremadamente altas (cientos o miles de amperios). Esto requiere una distancia muy corta: hay que tocar el material que se suelda con el electrodo.

Answer 3

Todo depende de cómo se defina una chispa. Si la quema de partículas metálicas cuenta como chispa, se puede crear una con voltajes muy bajos. Un cortocircuito en una pila AA de 1,5 V crea este tipo de chispas que pueden verse fácilmente. Lo que se necesita aquí es una corriente suficiente para fundir el metal, normalmente se necesitan corrientes de al menos 1..5 A para que las chispas sean observables a la luz del día.

Si hablamos de arcos eléctricos entre electrodos fijos, hay que cumplir las condiciones de Ley de Paschen que relaciona la tensión, la presión y la distancia entre los electrodos. En el aire a presión atmosférica, se necesitan al menos 327 V para crear un arco sostenido a una distancia de 7,5 µm. Curiosamente, si se reduce la distancia sólo aumentará la tensión, ya que los iones tienen que recorrer una determinada distancia antes de obtener la energía suficiente para crear una emisión secundaria de electrones al impactar con el cátodo.

Si se pueden tocar los electrodos para encender inicialmente el arco (fundiendo el metal con altas corrientes como se ha descrito anteriormente) y luego separarlos, se puede conseguir un arco considerable con tensiones más bajas. Así es como funciona la soldadura por arco. Para sostener estos arcos se necesita tanto un voltaje como una corriente elevada, siendo el voltaje aproximadamente proporcional a la longitud del arco. Los voltajes típicos de soldadura son de 12-36V, lo que es suficiente para crear un arco de varios mm.

Answer 4

Respuesta de física aplicada #2

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¿Se necesita un alto voltaje o corriente para producir una chispa?

¿qué es una chispa?

La luz emitida por una chispa no procede de la propia corriente de electrones, sino de la fluorescencia del medio material en respuesta a las colisiones de los electrones. Cuando los electrones chocan con las moléculas de aire en el hueco, excitan sus electrones orbitales a niveles de energía más altos. Cuando estos electrones excitados vuelven a sus niveles de energía originales, emiten energía en forma de luz. Es imposible que se forme una chispa visible en el vacío. Sin materia intermedia capaz de realizar transiciones electromagnéticas, la chispa será invisible (véase el arco del vacío)

La energía de la chispa puede ser muy pequeña debido a la altísima densidad de una superficie extremadamente pequeña. El campo de carga aumenta exponencialmente con el aumento de la fuerza en la dirección en que se desplaza. Al colisionar con una carga similar estacionaria nunca se toca, sino que se repele rápidamente para desviar su trayectoria y a menudo se bifurca en dos caminos diferentes y continúa hacia el objetivo de polaridad opuesta.

Dado que la velocidad de la carga en movimiento es muy lenta en los conductores (véase la velocidad de deriva), su superficie puede ser tan pequeña como la de las moléculas cargadas que se aceleran hacia una polaridad de carga opuesta en micro o milisegundos. Una vez que se alcanza el objetivo del conductor, se produce el mecanismo definido anteriormente, que tiene lugar en pico o nanosegundos y dura hasta que la energía almacenada se disipa en el aire.

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