Техника - молодёжи 2009-04, страница 30

Сделано в России

Два любознательных брата-школьника засунули ножницы в электрическую розетку. Посыпались искры, перегорели пробки. Отец мальчиков - маститый болгарский физик, вице-президент Болгарской академии наук Эмил ДЖАКОВ отругал сыновей и объяснил, что они устроили короткое замыкание. Оправившись от испуга, мальчики вознамерились устроить «длинное замыкание». Понятно же: ножницы, они короткие, надо чтобы путь электрического тока был подлиннее. Ребята собрали в доме куски провода, соединили их между собой, концы гирлянды засунули в розетку. Результат был тот же. А недавно убелённый сединой профессор МГУ подключил к сети не тонкий круглый проводник, а довольно широкую металлическую пластинку - и получил «широкое замыкание», да такое, что загорелись провода. Пришлось тушить пожар...

по лезвию бритвы

Короткое замыкание приводит к пожару — это аксиома. От КЗ. а заодно и от скачков напряжения электрическую цепь зашишают плавкие предохранители. Главное в их конструкции — определённой толщины металлическая проволочка. Когда через неё проходит ток, превышающий некоторое заранее рассчитанное значение, проволочка плавится, электрическая цепь разрывается. Если самодельный предохранитель, именуемый в быту «жучком», изготовить из проволоки большого диаметра, он не расплавится, и тогда выходит из строя техника, горит проводка.

А что произойдёт, если предохранитель сделать, наоборот, из очень тонкой проволоки? Да тоже ничего хорошего, и вот почему. Большой ток не только расплавляет проволочку, но и испаряет её, в результате чего появляется облако атомов металла. Кроме того, раскалённый провод испускает электроны; это называется термоэлектронной эмиссией, а сами электроны называют термоэлектронами. Ускоренные в электрическом поле, существующем между концами вначале замкнутой, а теперь разомкнутой электрической цепи, термоэлектроны ионизуют атомы металла и молекулы окружающего воздуха. Внутри корпуса предохранителя возникает электрическая дуга, температура в которой достигает нескольких тысяч градусов. В конце концов, вместо защиты от пожара такой «жучок» может, наоборот, его успешно спровоцировать.

Держа в памяти опасные последствия КЗ, мы зачастую забываем, что

явление это в некоторых случаях имеет и полезное применение. Например, в электросварке, инициаторами внедрения которой в восьмидесятых годах позапрошлого столетия явились наши соотечественники Николай Славянов и Николай Бенардос.

При коротком замыкании двух металлических электродов в месте их соприкосновения выделяется так много тепла, что металл плавится. Электроды раздвигают, между ними образуется перемычка из расплавленного металла, которая непрерывно истончается при удалении электродов друг от друга. В какой-то момент происходит взрывное испарение металла, и в этих парах в промежутке между электродами загорается самостоятельный дуговой разряд. Катод при этом нагрет настолько сильно, что с его поверхности происходит интенсивная термоэлектронная эмиссия. Температура в дуге оказывается достаточно высокой для того, чтобы сваривать тугоплавкие металлы.

Однако таким образом нельзя сваривать тонкие металлические детали — они мгновенно сгорают. Но такая задача возникает довольно часто. Что же делать?

Для этих целей недавно было предложено особое сварочное устройство. Принцип его действия показан на рис. 1.

К выпрямителю (5) подсоединены электроды. На отрицательном электроде (2) закреплены две металлические пластинки (4), плотно прижатые друг к другу — их и требуется соединить сварочным швом. Расстояние между отрицательным и положительным (3) электродами выбрано таким.

/

Рис. 1. Схема сварочного устройства

что разряд самопроизвольно не загорается (в воздухе при атмосферном давлении при расстоянии между электродами в 1 см пробой газа возникает при напряжении более 30 ООО В). Однако если между катодом и анодом положить совсем тонкую проволочку-жучок (1). контактирующую с ними, — диаметром, скажем, 0.05 мм, — и при-

28