| Midloch |
Zdravím Vás, zakládám toto téma jako elektrikář. Účelem toho tématu je objasnit co se děje na předřadníku, startéru, výbojce, popřípadě kondenzátoru po připojení do sítě a rozšířit tak svoje znalosti mezi "laiky".
Prosím tedy aby přispívali lidé znalí.
Nikdy jsem se nezajimal o to, jak MH/HPS funguje.
Ale něco co by mohlo být pravda je, že výbojka pokud se zapojí bez startéru, předřadníku se nerozsvítí ani nepoškodí. A to z důvodů,že startér zapaluje výbojku vysokým napěŤovým impulsem.Dále předřadník zde je pro poudové omezení, pač zapálená výbojka má malý odpor a bez předřádníku zapojena se startérem by se ukončila:)..........
takže prosím členy, co se vyznají aŤ obohacují téma:)
Děkuji!!
Midloch |
|
|
| medulda |
Jak funguje výbojka.
Elektrický výboj v plynech
Výbojka (jak asi všichni víme) je skleněná trubička se dvěma elektrodami. Mezi nimi se nachází plyn, který je za normálních okolností nevodivý. Elektrický proud v plynech totiž vedou nabité částice (elektrony a ionty), které se běžně v plynech nevyskytují v dostatečném počtu. Většinu plynu tvoří elektricky neutrální molekuly.
Jak ale vyrobit z neutrálního atomu iont a elektron? Elektrony obíhají okolo atomového jádra a je jim tam dobře. Mají totiž v základním stavu nejnižší možnou energii a to se jim "líbí". V přírodě všechno směřuje ke stavu s nejnižší energií - kulička se kutálí z kopce, polévka chladne. Jenže my potřebujeme, aby elektron získal energii vyšší a mohl ze své "oběžné dráhy" uletět do prostoru. Jen pro vysvětlení: Atom, který ztratí elektron(y) = kationt, atom který získá elektron(y) = aniont. Tedy, musíme atomu dodat energii, aby se z něj mohl stát iont. Toho docílíme buď zahřátím (např. žhavící vlákna na koncích zářivek), ozářením pomocí ionizujícího záření nebo vysokým napětím na elektrodách.
Za normálních okolností elektrony pevně drží v elektrodách a do nejistého volného prostoru se jim moc nechce. Čím je větší rozdíl napětí mezi elektrodami, tím větší silou jsou přitahovány ze záporné ke kladné elektrodě. Až jednou napětí dosáhne dostatečné úrovně, síla, která je z elektrody vytahuje, bude vyšší než ta, co je k elektrodě poutá, a elektrony se vydají do prostoru. Z počátku v nepatrném množtví. Při dalším zvyšování napětí se počet elektronů zvyšuje, dochází stále k častějším srážkám s atomy mezi elektrodami, zvyšování energie jejich elektronů, zahřívání plynu. Zvyšuje se počet nabitých častic, stoupá proud. Je zapálen elektrický oblouk. (záměrně vypouštím možnost jiskrového výboje).
Vodivost plynu mezi elektrodami je velmi vysoká, většina částic je v ionizované formě. Na udržení výboje stačí podstatně nižší napětí než na jeho zapálení. Naopak, proud je vyšší, protože právě proud odpovídá počtu přemístěných elektronů mezi elektrodami (z iontů se po dosažení cíle stávají neutrální atomy plynu a čekají na další elektron, který do nich vrazí). A jsme v cíli!
Proč to svítí (aneb trocha pana Einteina)
Málo kdo tuší, že i za svitem výbojky se skrývají Einteinovy teorie. Vycházejme z toho, že nositelem "světla" je foton - částice-nečástice, která se někdy chová jako fyzická částice, jindy jako prachsprosté vlnění. Co je však jisté, že každý foton má svou energii. Čím vyšší energie, tím vyšší frekvence vlnění. Existuje pro to jednoduchý vzoreček: E = h * f kde E je energie fotonu, h je tzv. Planckova konstanta (6,62E-34 J.s) a f je frekvence vlnění, kteréhož je foton nositelem.
Všichni nejpíše známe vlnovou délku viditelného světla (cca 400-800nm) i její využití při fotosyntéze ;) Pro trochu znalého pak není problém spočítat i jeho frekvenci. Vzoreček je opět jednoduchý f=c/(lambda) kde (lambda) je vlnová délka a c je rychlost světla (3E8 m.s^-1).
Když ty dva vzorečky spojíme, můžeme zjistit, že fotony viditelného světla mají poměrně úzké spektrum možných energií.
Dalším, co musíme znát, je zakladní postulát kvantově mechanického modelu atomu a to: že elektron v atomovém obalu nemůže měnit svou energii spojitě, ale pouze po určitých dávkách (zavislých na druhu atomu), zvaných kvanta.
A jsme doma! Víme, že všechno spěje k tomu, mít co nejnižší energii. Že energie elektronu v atomovém obalu se může měnít pouze po určitých dávkách a konečně, že foton se spravným "množstvím energie" nám dá viditelné světlo. Pak už stačí jen výše uvedené spojit dohromady a máme výsledek:
§ Elektron, který letí od záporné elektrody výbojky ke kladné, má zcela nepochybně kinetickou energii.
§ Pokud se srazí s elektronem v atomovém obalu, co se stane? Ano, správně - letící elektron předá část své energii elektronu z obalu. Ten změní svou energii na vyšší (tzv. excitovaný) stav. Připomeňme si, že množství přijaté energie je předem dané (tzv. kvantum)
§ Letící elektron může pokračovat dál. Pokud má dost energie, může takto excitovat cestou několik atomů. Když už má energie málo, atomy si ho nevšímají, protože jim už nemůže dát celé kvantum, které potřebují, a tak elektron v klidu doletí k anodě.
§ A teď to nejdůležitější: Co se stane s excitovanými atomy, které cestou zachal letící elektron? Jednoduše se vrátí zase do původního "nejnižšího" stavu. Při tom se ale potřebují zbavit energie, takže vyzáří foton. Jak jsme si už dřív řekli, frekvence záření závisí pouze na energii, kterou má foton a ta zase závisí pouze na energetickém skoku, který musí elektron vykonat při "cestě" do základní polohy.
A máme SVĚTLO - tedy hromadu fotonů!
(Celé je to ještě trochu složitější - těch excitovaných stavů je více a elektrony mezi němi mohou docela volně přecházet. Proto nám výbojka nedává čistě monochromatické spektrum. Pro osvětlení to ale určitě stačí :) ) |
|
|
|
