Wie macht eine Neun-Volt-Batterie einen Funken?

Bei einer Neun-Volt-Batterie führt das Berühren der beiden Anschlüsse zusammen (oder die Verwendung eines fehlerhaften Anschlusses) zu einem Funken, der ungefähr der gewünschten Position entspricht.

Wie ist das möglich? Ionisiert es in diesem Fall nur einen sehr kleinen Teil der Luft, die die Drähte umgibt, und ist es nur sichtbarer? Ich glaube, in einer extrem geringen Entfernung ist ~ 300 V der Durchschlagspunkt der Luft (häufig, zum Beispiel nach dem Gesetz von Paschen ), daher verstehe ich nicht, wie die Batterie dies kann.

Während der Unterbrechung des Kontakts wird eine Verbindung durch sehr kleine Metallstücke (mikroskopische Merkmale) hergestellt, durch die genügend Strom fließt, um zu verdampfen, und deren Ionen dann kurzzeitig einen Strom durch die Luft stützen.

Während niedrigere Spannungen im Allgemeinen keine Lücke überspringen, die vorhanden ist, bevor die Spannung angelegt wird, führt die Unterbrechung eines vorhandenen Stromflusses häufig zu einem Niederspannungsfunken oder Lichtbogen. Wenn die Kontakte getrennt werden, werden einige kleine Kontaktpunkte als letzte getrennt. Der Strom wird auf diese kleinen heißen Punkte beschränkt, wodurch sie weißglühend werden, so dass sie Elektronen emittieren (durch thermionische Emission). Selbst eine kleine 9-V-Batterie kann durch diesen Mechanismus in einem abgedunkelten Raum merklich Funken erzeugen. Die ionisierte Luft und der Metalldampf (von den Kontakten) bilden Plasma, das die sich erweiternde Lücke vorübergehend überbrückt.

Wikipedia: Hochspannung § Funken in der Luft

Gegen-EMK tritt nur bei induktiven oder kapazitiven Schaltkreisen auf, bei ohmschen Schaltkreisen ist dies nicht der Fall. Der Funke entsteht, weil das Metall zum letzten Kontaktzeitpunkt wie zuvor beschrieben verdampft. Wenn die Spannung über 20 Volt ausreicht, kann der Funke zu einem Lichtbogen werden und eine Länge von mehreren Zoll erreichen. Der Strom fließt immer noch, bis die Trennung erfolgt Zu groß. Wenn der Stromkreis durch eine Induktivität unterbrochen ist, verstärkt die Gegen-EMK der Spule den Lichtbogen und unterstützt die Aufrechterhaltung des Lichtbogens. Ein Stromfluss ist schwierig zu stoppen, und dies ist die Pflicht von Gleichstrom (kann jedoch ein Ärgernis sein). Bei Wechselstrom gibt es keinen Nettostromfluss, und dieser Fluss stoppt und startet, sodass Lichtbogenbildung bei Wechselstrom kein Problem darstellt Daher sind Schalter primitiv.

Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie das Ohmsche Gesetz kennen: V = IR sowie eine Induktivität, die Strom "speichert" oder vielmehr Stromänderungen widersteht.

Dies bedeutet, dass sobald eine Kabelverbindung über die Batterieklemmen hergestellt ist, Strom durch das Kabel fließt. Der Strom 'I' ist gleich V / R, das ist die Batteriespannung (9 V) geteilt durch den Widerstand des Kabels und der Batterie. Denken Sie jetzt daran, dass die Induktivität des Systems versucht, diesen Strom aufrechtzuerhalten. Wenn Sie den Draht auch für Bruchteile von Abschnitten trennen, versucht die Induktivität, 'I' konstant zu halten. Durch das Trennen der Verbindung wechselt 'R' von sehr niedrig nach sehr hoch. Wenn nun 'I' konstant ist und 'R' gegen unendlich geht, muss auch 'V' gegen unendlich gehen, um die V = IR-Gleichung auszugleichen. Auf diese Weise wird die Spannung hoch genug, um Gas zu ionisieren und eine sehr kleine Menge des verbleibenden Metallkontakts zu entzünden oder zu verbrennen. Natürlich ist die Spannung nicht '

Früher in diesem Thread hat jemand erwähnt, dass beim erstmaligen Herstellen der Verbindung nur ein paar kleine Metallstücke verwendet werden, durch die der gesamte Strom fließt und diese verbrennt. Das ist eigentlich falsch, da die wenigen Metallteile einen sehr hohen Widerstand haben, der ohnehin nicht genug Strom zulässt. Nur wenn die Verbindung unterbrochen ist, wird der Strom durch die Systeminduktivität höher als der Widerstand allein zulässt.