电弧物理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《电弧物理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电弧物理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(63页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、焊接物理焊接物理焊接物理焊接物理 主讲教师:黄健康主讲教师:黄健康第1页2.1、电弧概论2.2、火花放电、辉光放电2.3、电弧弧柱现象2.4、探极法2.5、阳极现象2.6、阴极现象第二章第二章 电弧物理电弧物理第2页电弧物理电弧物理2.1.1 2.1.1 电弧电弧 电压电压两电极之间或电极与母材之间气体介质中产生强烈而两电极之间或电极与母材之间气体介质中产生强烈而持久持久放电现象放电现象。所谓气体放电,是指当两电极之间存在电位差所谓气体放电,是指当两电极之间存在电位差时,电荷从一极穿过气体介质抵达另一极导电现象(图时,电荷从一极穿过气体介质抵达另一极导电现象(图1-11-1)。)。不过并不是全
2、部气体放电现象都是电弧,电弧仅是其中一个形不过并不是全部气体放电现象都是电弧,电弧仅是其中一个形式。式。2.12.1、电弧概论、电弧概论第3页电弧物理电弧物理2.1.1 2.1.1 电弧电弧2.12.1、电弧概论、电弧概论第4页电弧物理电弧物理2.1.2 2.1.2 弧柱弧柱(电弧等离子体电弧等离子体)电弧温度在电弧温度在5000500050000K50000K,处于热平衡状态。弧柱中大部,处于热平衡状态。弧柱中大部分双原子气体分解为原子,大原子又电离为电子和阳离子。从分双原子气体分解为原子,大原子又电离为电子和阳离子。从宏观上看,弧柱空间呈电中性。因为电子运动速度远远快于阳宏观上看,弧柱空间
3、呈电中性。因为电子运动速度远远快于阳离子,所以电流几乎由电子流形成。离子,所以电流几乎由电子流形成。2.12.1、电弧概论、电弧概论第5页电弧物理电弧物理2.1.2 2.1.2 弧柱弧柱(电弧等离子体电弧等离子体)等离子体等离子体:通常指气体粒子中最少有一部分粒子化,从而:通常指气体粒子中最少有一部分粒子化,从而由中性粒子、阳离子、电子等聚合一起所组成气体或蒸汽状态。由中性粒子、阳离子、电子等聚合一起所组成气体或蒸汽状态。2.12.1、电弧概论、电弧概论热收缩效应热收缩效应:弧柱为保:弧柱为保持最小热损失,收缩截持最小热损失,收缩截面行为。面行为。因为电弧中电流同向并因为电弧中电流同向并流,相
4、互吸引,使得电流,相互吸引,使得电弧内压力高于电弧外。弧内压力高于电弧外。阴极斑点电流密度普通阴极斑点电流密度普通比弧柱高,所以紧挨阴比弧柱高,所以紧挨阴极弧柱部分由收缩力产极弧柱部分由收缩力产生压力要比离开阴极弧生压力要比离开阴极弧柱高,该压力促使气流柱高,该压力促使气流(等离子流)从阴极(等离子流)从阴极吹吹向弧柱,速度可达向弧柱,速度可达100m/s100m/s。第6页电弧物理电弧物理2.1.3 2.1.3 阳极阳极2.12.1、电弧概论、电弧概论最短电弧路径最短电弧路径第7页电弧物理电弧物理2.1.3 2.1.3 阳极阳极2.12.1、电弧概论、电弧概论 当采取低熔点材料作阳极时当采取
5、低熔点材料作阳极时(Fe(Fe、CuCu、A1A1等等),一旦阳极表面某处有熔化和蒸,一旦阳极表面某处有熔化和蒸发觉象发生时,因为金属电离能大大低于普通气体电离能,在有金属蒸气存在地发觉象发生时,因为金属电离能大大低于普通气体电离能,在有金属蒸气存在地方,更轻易产生热电离而提供正离子流,电子流也更轻易从这里进入阳极,阳极方,更轻易产生热电离而提供正离子流,电子流也更轻易从这里进入阳极,阳极表面上导电区将在这里集中而形成阳极斑点。表面上导电区将在这里集中而形成阳极斑点。阳极斑点形成:金属蒸汽,阳极斑点形成:金属蒸汽,电弧经过该点弧柱消耗能量较低电弧经过该点弧柱消耗能量较低第8页电弧物理电弧物理2
6、.1.4 2.1.4 阴极阴极2.12.1、电弧概论、电弧概论第9页电弧物理电弧物理2.1.4 2.1.4 阴极阴极2.12.1、电弧概论、电弧概论 电离出来正离电离出来正离子与从弧柱区来正子与从弧柱区来正离子一起向阴极运离子一起向阴极运动动,使正离子流占阴使正离子流占阴极区总电流比率大极区总电流比率大大增加。阴极区电大增加。阴极区电子流和正离子流比子流和正离子流比率改变如图率改变如图1-71-7所表所表示。示。第10页电弧物理电弧物理2.1.4 2.1.4 阴极阴极阴极放电形式:阴极放电形式:1.1.热阴极型,大电流,钨、炭热阴极型,大电流,钨、炭 2.2.等离子阴极型,普通焊接电弧等离子阴
7、极型,普通焊接电弧 3.3.冷阴极型,铜、铁冷阴极型,铜、铁2.12.1、电弧概论、电弧概论第11页电弧物理电弧物理2.1.4 2.1.4 电弧各种形态电弧各种形态2.12.1、电弧概论、电弧概论第12页电弧物理电弧物理2.1.4 2.1.4 电弧各种形态电弧各种形态2.12.1、电弧概论、电弧概论第13页电弧物理电弧物理2.2.1 2.2.1 自持放电自持放电 自持放电:自持放电:不依赖外界电离条件,仅由外施电压作用即可不依赖外界电离条件,仅由外施电压作用即可维持一个气体放电。维持一个气体放电。2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 即使在普通状态下,大气中也存在一些阴离子、阳
8、离子、电子。即使在普通状态下,大气中也存在一些阴离子、阳离子、电子。OAOA电电流随电压增加而增大,流随电压增加而增大,BCBC为饱和状态,自然产生离子和电子都已全部为饱和状态,自然产生离子和电子都已全部流向电极。在流向电极。在DEDE段加速高速粒子撞击中性气体粒子电离产生一对新电段加速高速粒子撞击中性气体粒子电离产生一对新电子和阳离子子和阳离子,为非自持放电。为非自持放电。气体放电形成需要具备两个基本条件:一是外施电压,它使电极间隙空间范围内展现一定强度电场;二是外界电离原因,它在电极间隙中形成初始带电粒子。第14页电弧物理电弧物理2.2.1 2.2.1 自持放电自持放电 汤森德理论汤森德理
9、论2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 均匀电场中,气体间隙击穿主要均匀电场中,气体间隙击穿主要由电子碰撞电离和正离子撞击阴极表由电子碰撞电离和正离子撞击阴极表面造成表面电离所引发。电子碰撞电面造成表面电离所引发。电子碰撞电离是气体放电主要原因,二次电子起离是气体放电主要原因,二次电子起源于正离子撞击阴极表面使得阴极表源于正离子撞击阴极表面使得阴极表面逸出电子,逸出电子是维持气体放面逸出电子,逸出电子是维持气体放电必要条件。电必要条件。第15页电弧物理电弧物理2.2.1 2.2.1 自持放电自持放电2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 电场强度不变电场强度不变第
10、16页电弧物理电弧物理2.2.1 2.2.1 自持放电自持放电 要实现自持放电不需存在由阳离子引发电离。原因有:要实现自持放电不需存在由阳离子引发电离。原因有:(a)(a)阳离子和气体离子碰撞电离(普通称为阳离子和气体离子碰撞电离(普通称为作用)作用)(b)(b)阳离子撞击阴极使之发射电子(普通称为阳离子撞击阴极使之发射电子(普通称为作用)作用)(c)(c)阳离子同阴离子复合时释放光能而引发阴极电子发射。阳离子同阴离子复合时释放光能而引发阴极电子发射。(d)(d)在阴极附近,阳离子造成空间电荷增多,由其形成电场所在阴极附近,阳离子造成空间电荷增多,由其形成电场所引发场致发射。引发场致发射。(e
11、)(e)阳离子轰击阴极时能量加热阴极,使之发射热电子。阳离子轰击阴极时能量加热阴极,使之发射热电子。2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 自持放电条件:自持放电条件:为一个阳离子撞击阴极时,从阴极飞出电子数,为一个阳离子撞击阴极时,从阴极飞出电子数,一个电子从阴极到阳极,将为增殖个数一个电子从阴极到阳极,将为增殖个数 第17页电弧物理电弧物理2.2.2 2.2.2 火花放电火花放电 火花放电火花放电:是一个击穿电极间绝缘后向辉光或电弧等稳定:是一个击穿电极间绝缘后向辉光或电弧等稳定放电状态转变过渡现象。放电状态转变过渡现象。2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电
12、火花放电即将发生之前电极间电压,普火花放电即将发生之前电极间电压,普通称通称着火电压着火电压 。第18页电弧物理电弧物理2.2.2 2.2.2 火花放电火花放电 2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 HeHe、NeNe、ArAr气体中电离电气体中电离电位高,位高,但着火电压远低于但着火电压远低于空气着火电压,空气着火电压,所以更轻所以更轻易进行高频引弧。易进行高频引弧。电晕放电电晕放电:气体介质在不均匀电场中局部自持放电气体介质在不均匀电场中局部自持放电,主要是因为电晕放电时空间电荷积累和分布情况不主要是因为电晕放电时空间电荷积累和分布情况不一样所造成。一样所造成。第19页电弧
13、物理电弧物理2.2.3 2.2.3 空间电荷影响空间电荷影响 2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 放电空间要产生阳离子和电子,这些带电放电空间要产生阳离子和电子,这些带电粒子沿电场力作用方向移动,其结果要改粒子沿电场力作用方向移动,其结果要改变电荷分布状态,从而出现局部为正或者变电荷分布状态,从而出现局部为正或者为负空间电荷。为负空间电荷。第20页电弧物理电弧物理2.2.4 2.2.4 辉光放电辉光放电 2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 辉光放电是稀薄气体中自激导电现象辉光放电是稀薄气体中自激导电现象。其。其物理机制是:放电管两极电压加大到一定值时,物理机
14、制是:放电管两极电压加大到一定值时,稀薄气体中残余正离子被电场加速,取得足够稀薄气体中残余正离子被电场加速,取得足够大动能去撞击阴极,产生二次电子,经簇射过大动能去撞击阴极,产生二次电子,经簇射过程形成大量带电粒子,使气体导电。程形成大量带电粒子,使气体导电。特点是电流密度小,温度不高,放电管内特点是电流密度小,温度不高,放电管内产生明暗光区,管内气体不一样,辉光颜色也产生明暗光区,管内气体不一样,辉光颜色也不一样。不一样。第21页电弧物理电弧物理2.2.4 2.2.4 辉光放电辉光放电 2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 第22页电弧物理电弧物理2.2.5 2.2.5 辉光
15、放电伏安特征辉光放电伏安特征 2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 正常辉光区正常辉光区异常辉光区异常辉光区亚正常辉光区亚正常辉光区电压相同对应点上,电子和阳电压相同对应点上,电子和阳离子均处于一样运动状态。离子均处于一样运动状态。正常辉光阴极压降正常辉光阴极压降区长度区长度d d是是和压力和压力P P成反比:成反比:P P X d=d=常数常数第23页电弧物理电弧物理2.2.6 2.2.6 辉光放电正柱辉光放电正柱 2.22.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 正柱区第24页电弧物理电弧物理2.2.7 2.2.7 辉光放电向电弧放电过渡辉光放电向电弧放电过渡 2.22
16、.2、火花放电、辉光放电、火花放电、辉光放电 从阳离子撞击阴极发射电子从阳离子撞击阴极发射电子到到热电子发射热电子发射阳离子阳离子辉光放电到电弧放电原因之一是金辉光放电到电弧放电原因之一是金属蒸汽进入了正柱区属蒸汽进入了正柱区第25页电弧物理电弧物理2.3.1 2.3.1 弧柱中电子流和离子流弧柱中电子流和离子流 沿着弧长方向任意位置沿着弧长方向任意位置x x处电位是处电位是V V,电位梯度是,电位梯度是X X,电荷,电荷密度是密度是,满足泊松方程:,满足泊松方程:2.32.3、电弧弧柱现象、电弧弧柱现象在空间中电子和阳离子组成总电荷密度为零:在空间中电子和阳离子组成总电荷密度为零:第26页电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电弧 物理 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。