Когда я медленно втыкаю вилку в электрическую розетку, я часто вижу искры. Кто-нибудь может объяснить, почему? Может ли это быть вредным для устройств, которые я подключаю?
Во-первых, электрическая искра — это перемещение электрического заряда по воздуху. Это несколько любопытно, так как воздух сам по себе является электрическим изолятором и не проводит заряды. Однако, когда электрическое поле в воздухе превышает определенное значение, воздух становится ионизированным и обладает высокой проводимостью, что позволяет двигаться заряду.
Следующим шагом к пониманию является то, почему мы получаем сильные электрические поля. Это видно из выражения для электрического поля, которое
где – разность потенциалов, а расстояние. В Европе у вас обычно есть разность потенциалов 220 В в розетке, и по мере того, как вы замыкаете эти два разных потенциала, тем самым уменьшая расстояние между ними, вы получаете все большие и большие поля, пока в какой-то момент воздух не станет ионизированным и проводящим.
В принципе, каждый раз, когда вы подключаете устройство, вы сближаете эти два разных потенциала, поэтому я думаю, что каждый раз, когда вы включаете устройство, вы создаете искру. Однако для чисто резистивных устройств , если сопротивление устройства достаточно велико, ток будет достаточно мал, поэтому вы не увидите и не услышите искру. Однако, если у вас есть мощное устройство, такое как котел (у них малое внутреннее сопротивление), ток искры должен быть большим, и вы должны наблюдать эффект.
Большинство устройств имеют конденсаторы и катушки индуктивности, которые также влияют на искровые токи. В случае, когда конденсатор с большой емкостью напрямую подключен к штепсельным разъемам, вы ожидаете больших токов, пытающихся заполнить конденсатор как можно быстрее, и из-за необходимости большого заряда это может привести к большой искре. С другой стороны, катушки индуктивности с большой индуктивностью подавляют большие токи, создавая обратное напряжение.
Единственное, что может представлять опасность для вашего устройства, это слишком высокие токи через него, что создает огромный джоулев нагрев, который может разрушить компоненты. Однако внутреннее сопротивление и индуктивность устройства ограничивают эти токи до приемлемого значения.
Исключением из правил являются электродвигатели. Эмпирическое правило заключается в том, что в состоянии покоя электродвигатель имеет очень малое внутреннее сопротивление. Например, если вы заблокируете движение двигателя при подключении, огромные токи могут просто разрушить его, расплавив провода внутри него. Однако при обычном использовании двигатель не блокируется и начинает двигаться очень скоро, поэтому все, что он получает, — это короткий джоулев тепловой удар. Существует целая наука о том, как сделать этот короткий, но, возможно, опасный удар как можно меньшим для больших мощных электродвигателей, в чем я, однако, не очень разбираюсь.
Адам Редвин