Arc électrique
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{{ébauche|science}}
[[Image:Arcing_pickup_shoe.jpg|thumb|300px|right|Arcs électriques sur les rails du [[métro de Londres]]]]
Un '''arc [[électrique]]''' est un [[courant électrique]] visible dans un milieu isolant (gaz, air, vide ...).
La découverte des principes régissant ce phénomène est due au chimiste et physicien anglais sir [[Humphry Davy]] en [[1813]]. L'arc électrique relève d'une physique très complexe.
== Explication simple ==
Une explication simple serait de dire que l'arc se crée par une [[ionisation]] de la matière isolante, cette ionisation a lieu d'autant plus facilement que les surfaces conductrices sont proches.
Une fois ionisé, le gaz crée un canal conducteur qui entraîne le reste de la charge présente sur la surface de départ. L'arc continue alors, même si les surfaces s'écartent l'une de l'autre et pour autant que la différence de potentiel reste suffisante, mais plusieurs ordres de grandeurs par rapport au [[champ électrique]] critique sont nécessaires pour ioniser l'air.
En effet, le [[champ disruptif]] de l'air est évalué à 3600 V/mm pour de l'air sec à la pression atmosphérique et au niveau de la mer, il peut descendre à un seuil de 1000 V/mm dans un air saturé en humidité, ceci pour des distances inter-électrodes proches (de l'ordre du millimètre ou du centimètre). Pour des distances plus grandes, ce champ disruptif est encore plus élevé.
La position d'un arc électrique est stable : une fois qu'il a trouvé le chemin le plus court, il y reste (principe de l'énergie minimale). Toute la difficulté pour un soudage à l'arc est donc de maîtriser l'arc d'un mouvement continu pour lui faire garder la forme que l'on désire malgré le fait que la surface émettrice (ou plus rarement réceptrice) soit parfois un angle aigus.
Un courant traversant un arc électrique est généralement intense (voir [[intensité électrique]]) et variable. C'est pourquoi un arc électrique cause de fortes perturbations électromagnétiques, un capteur électrique peut difficilement trouver sa place en sa proximité.
L'établissement d'un arc électrique peut être favorisé par émission [[thermoïonique]], en particulier dans le vide, par échauffement des [[électrode]]s conductrices (les électrons quittent plus souvent la surface par effet tunnel).
L'écoulement du courant dans la matière ionisée émet un rayonnement de [[lumière]] dont le spectre est caractéristique de la nature du gaz, et à un degré moindre, de celle des électrodes dans le cas où ces dernières sont fusibles. Dans le cas général, les arcs émettent une grande proportion d'[[ultraviolet]] particulièrement agressif pour les yeux.
Cette ionisation et l'écoulement d'un courant electrique qui s'ensuit engendrent des bruits dus à l'expansion brutale du gaz suite à son échauffement tout aussi brutal.
=== Transfert de matière ===
Les scientifiques ont observé que les arcs électriques restent électriquement neutres. Comme il y a un flux d'[[électron]]s du potentiel négatif au potentiel positif, il doit obligatoirement y avoir transferts d'[[ion]]s dans la direction opposée pour maintenir la neutralité électrique. Ce flux d'ions (donc de matériaux solide) est appelé ''transfert de matière''.
== Exemples ==
* La [[foudre]] est un arc électrique de grandes dimensions qui permet l'écoulement des charges électriques entre les [[nuage]]s ou entre les nuages et la [[terre]].
* Les [[lampe à décharge|lampes à décharge]] utilisent les propriétés des arcs électriques pour la production de lumière (éclairage public, projecteurs, etc.).
* La [[Soudage|soudure]] électrique à l'arc produit une grande quantité de [[Transfert thermique|chaleur]] localisée engendrant la [[fusion (physique)|fusion]] des matériaux, ce qui réalise des liaisons résistantes après refroidissement.
* Les [[four à arc électrique|fours]] à arc sont utilisés en [[métallurgie]] pour la fusion des métaux.
* L'amorçage d'un arc électrique entre deux contacts qui se séparent est l'une des techniques utilisées dans les [[Disjoncteur à haute-tension|disjoncteurs à haute tension]] pour obtenir la coupure d'un courant. L'interruption du courant est obtenue en refroidissant l'arc en le soufflant ou en le faisant tourner rapidement.
== Voir aussi ==
* [[Loi de Paschen]]
* [[Champ disruptif]]
* [[Effet de pointe]]
* [[Paratonerre]]
* [[Claquage]]
== Liens externes ==
*[http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/kabadanian/arc.htm Arc électrique] - [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/download/arc_electrique.mpeg Vidéo 1] - [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/download/ouverture_interrrupteur_345kv.mpeg Vidéo 2] ''(Ces vidéos peuvent être lues avec [http://www.videolan.org VLC])''
*[http://www.association-arc-electrique.org/ association-arc-électrique]
*[http://www.edpsciences.org/articles/jp3/abs/1994/05/jp3v4p967/jp3v4p967.html Arc électrique dans le vide]
* [http://www.soudeur.com/default.asp Soudeur.com : Le site portail francophone du soudeur, de la soudure et du soudage]
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