موضوع مقاله: جرقه الکتریکی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جرقه الکتریکی | مقدمه: (مانند آذرخش یا جرقه در شمع خودرو) در واقع هنگامی که شدت میدان الکتریکی در حد فاصل میان دو نقطه به اندازه کافی بزرگ باشد، به‌طوری که موجب یونش هوا شود، یک کانال هدایت الکتریکی یونیزه از طریق هوا یا گازهای دیگر یا مخلوط گازها را ایجاد می‌کند که منجر به عبور جریان الکتریکی به صورت جرقه یا قوس الکتریکی از میان آن دو نقطه خواهد شد. | ## بخش 1: جرقه الکتریکی | گذر ناگهانی هوا یا یک گاز از حالت نارسانا به حالت رسانا، انتشار مختصری از نور و صدای کوبیده شدن یا ترک خوردگی ایجاد می‌کند. هنگامی که جرقه الکتریکی به‌وجود می‌آید از لحاظ فیزیکی ویژگی عایقی یا استقامت دی الکتریک یا در واقع مقاومت عایقی هوا یا هر گاز دیگر در هم شکسته و به اصطلاح شکست عایقی روی داده‌است. برای ایجاد شکست عایقی در هوا شدت میدان الکتریکی یا در واقع گرادیان ولتاژ در سطح دریا باید به ۳۰ کیلوولت بر سانتیمترمربع برسد. البته تجربه نشان می‌دهد که این مقدار بستگی به عواملی مانند نم نسبی یا رطوبت، فشار جوّ، شکل الکترودها (سوزنی بودن، صفحه بودن یا نیم کره ای شکل بودن) و فاصله متناظر بین الکترودها و حتّی شکل موج پتانسیل الکتریکی اعمال شده (سینوسی یا کسینوسی یا مربعی بودن) بین دو نقطه خواهد داشت. در مراحل اولیه این فرایند، الکترون‌های آزاد در حد فاصل دو الکترود یا دو نقطه (از پرتوهای کیهانی یا تابش زمینه ایجاد شده‌اند) تحت تأثیر میدان الکتریکی شتاب می‌گیرند. این الکترون‌ها در سر راه خود با مولکول‌های هوا یا گاز در حال یونش برخورد نموده و در اثر این برخوردها، یون‌های اضافی و الکترون‌های تازه آزاد شده ایجاد می‌شود که به نوبه خود شتاب می‌گیرند. هنگامی که عایق بودن هوای حد فاصل دو نقطه شکسته می‌شود، تداوم جریان الکتریکی به‌وجود آمده، توسط مقدار بار الکتریکی موجود (در مورد تخلیه الکترواستاتیک) یا توسط امپدانس منبع تغذیه خارجی، محدود می‌شود. اگر منبع تغذیه به تأمین جریان ادامه دهد، جرقه به یک تخلیه پیوسته به نام قوس الکتریکی تبدیل می‌شود. جرقه الکتریکی همچنین می‌تواند در مایعات یا جامدات عایق رخ دهد، اما با مکانیسم‌های شکست متفاوت از جرقه در گازها. آذرخش نمونه‌ای از جرقه‌های الکتریکی خطرناک می‌باشد که در طبیعت رخ می‌دهد، در حالی که جرقه‌های الکتریکی، بزرگ یا کوچک، در داخل یا نزدیک بسیاری از اجسام ساخته شده توسط انسان، هم از روی طراحی و هم گاهی تصادفی، رخ می‌دهند که جرقه شمع ماشین یا فندک چراغ خوراک پزی گازی در خانه نمونه‌هایی از آنها می‌باشد. در سال ۱۷۰۸میلادی، ساموئل وال آزمایش‌هایی را با کهربا انجام داد که با پارچه مالیده شده بود تا جرقه تولید شود. تخلیه الکتریکی در شمع (خودرو) بین یک الکترود مرکزی عایق شده و یک الکترود زمین شده (در ارتباط با بدنه خودرو) که در پایه شمع قرار دارند، رخ می‌دهد. | ## بخش 2: جرقه الکتریکی | ولتاژ لازم برای تولید این جرقه توسط یک کویل یا سیم پیچ احتراق مگنتو (در ایران به‌طور عام کوئل مصطلح شده‌است) که با سیم عایق (به‌طور عام در ایران وایر مصطلح است) به شمع وصل می‌شود، تأمین می‌گردد. شعله افروزها برای شروع احتراق (شعله‌ور نمودن) در برخی از مشعلهای (گرمایش خانه) و اجاق گازها به جای شعله پیلوت (شعله کوچکی که در کنار مشعل به ویژه مشعل آب گرم کن گازی، بخاری گازی، پکیج یا شوفاژ همیشه روشن بوده و جهت روشن نمودن مشعل اصلی در زمان لازم به کار می‌رود) به کار گرفته شده‌اند. احتراق خودکار یک ویژگی ایمنی است که در برخی از شعله افروزها به کار می‌رود، به‌طوری که از راه حس کردن رسانایی الکتریکی شعله و استفاده از آن، روشن بودن یا خاموش شدن شعله مشعل را تعیین می‌کند. این اطلاعات حس شده برای جلوگیری از ادامه جرقه زدن دستگاه جرقه زن (برای نمونه فندک برقی اجاق گاز) پس از روشن شدن مشعل یا روشن کردن مجدد شعله در صورت خاموش شدن توسط یک عامل بیرونی مانند باد، استفاده می‌شود. ارتباطات رادیویی یک فرستنده جرقه شکاف از یک جرقه الکتریکی در حد فاصل یک شکاف میان دو الکترود برای ایجاد تابش الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس رادیویی استفاده می‌کند که می‌تواند به عنوان یک فرستنده برای ارتباطات بی‌سیم استفاده شود. فرستنده جرقه شکاف در سه دهه اول رادیو از سال‌های ۱۸۸۷ تا ۱۹۱۶ به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفتند. آنها بعدها توسط سیستم‌های مجهز به لامپ خلأ جایگزین شدند و تا سال ۱۹۴۰ دیگر برای ارتباطات رادیویی مورد استفاده قرار نگرفتند. استفاده گسترده از فرستنده‌های جرقه شکاف منجر به ایجاد نام مستعار «جرقه» برای افسر رادیوی کشتی شد. ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی (EDM) گاهی اوقات ماشین کاری جرقه نامیده می‌شود و از تخلیه جرقه برای حذف مواد از قطعه کار استفاده می‌کند. ماشین کاری تخلیه الکتریکی برای فلزات سخت یا فلزاتی که با تکنیک‌های سنتی ماشین کاری آنها دشوار است، استفاده می‌شود. اسپارک پلاسما زینترینگ (SPS) یا تَف جوشی پلاسمای جرقه ای که تکنیک تف جوشی به کمک میدان (FAST) نیز گفته شده، یک تکنیک پخت است که از یک جریان مستقیم پالسی (ضربانی) استفاده می‌کند که از یک پودر با رسانا که در قالب گرافیت ریخته شده، می‌گذرد. این در واقع روش نوینی برای متراکم سازی مواد در حجم‌های کوچک با استفاده از ارسال آنی یک پالس الکتریکی در دمای بالا می‌باشد. | ## بخش 3: جرقه الکتریکی | تحلیل شیمیایی نوری را که توسط جرقه‌های الکتریکی تولید می‌شود، می‌توان جمع‌آوری کرد و برای نوعی طیف‌سنجی به نام جرقه طیف گسیلی استفاده نمود. طیف‌بینی فروشکست القایی لیزری (LIBS) نوعی طیف‌سنجی نشر اتمی است که از انرژی پالس بالایی لیزر برای برانگیختن اتم‌های نمونه استفاده می‌کند. در ولتاژ ۱۵۰۰۰۰ ولت، جرقه به راحتی می‌تواند در فاصله ای بزرگتر از ۲۵ میلیمتر(۱ اینچ) جهش نماید. جرقه‌های الکتریکی می‌توانند مواد قابل اشتعال، مایعات، گازها و بخارها را مشتعل کنند. هر چه ولتاژ بالاتر باشد؛ یک جرقه می‌تواند در فاصلهٔ دورتر از میان یک شکاف بجهد و با تأمین انرژی کافی می‌تواند منجر به تخلیه‌های بزرگتر مانند تخلیه تابشی یا قوس الکتریکی شود. به‌طوری که اجازه خواهد تا انرژی‌های بسیار بالاتری آزاد شده و منجر به سوختگی شدید و جدّی در اندام‌های داخلی بدن شخص مانند قلب شده و آنها را از کار انداخته و از میان ببرد یا حتی به یک قوس الکتریکی بسیار شدید تبدیل شود. جرقه‌های سرچشمه گرفته از ولتاژ بالا، حتی آنهایی که انرژی کم دارند مانند یک تفنگ بیحس کننده یاباتون برقی، می‌توانند مسیرهای رسانای سیستم عصبی را بیش از حد بارگذاری الکتریکی کنند و باعث انقباضات غیرارادی عضلانی شوند یا در عملکردهای حیاتی سیستم عصبی مانند ریتم قلب اختلال ایجاد کنند. هنگامی که انرژی به اندازه کافی کم باشد، بیشتر آن امکان دارد فقط برای گرم کردن هوا مصرف شود، به این ترتیب جرقه برقی هرگز به‌طور کامل به یک درخشش یا قوس تثبیت نمی‌شود. با این حال، جرقه‌هایی با انرژی بسیار کم هنوز یک «تونل پلاسما» در هوا ایجاد می‌کنند که جریان الکتریسیته می‌تواند از آن عبور کند. این پلاسما اغلب تا دماهای بیشتر از سطح خورشید گرم می‌شود و می‌تواند باعث سوختگی‌های کوچک و موضعی گردد. مایعات رسانا، ژل‌ها یا پمادها اغلب هنگام استفاده از الکترودها بر روی بدن افراد استفاده می‌شود که از ایجاد جرقه در محل تماس و آسیب به پوست جلوگیری می‌کند. | ## جمع‌بندی | (برای نمونه در پزشکی هنگام الکتروکاردیوگرافی قلب) به‌طور مشابه، جرقه‌های الکتریکی می‌توانند باعث آسیب به فلزات و سایر رساناها شوند و سطح را از بین ببرند یا سوراخ کنند.