Arco elettrico

Arco elettrico Scarica elettrica continua accompagnata da un'intensa emissione di luce e calore, che si verifica tra due elettrodi immersi in un gas. L'arco elettrico fu prodotto artificialmente per la prima volta nel 1800, dal chimico britannico Humphry Davy.

Per innescare un arco è sufficiente mettere a contatto le estremità di due elettrodi, generalmente realizzati in carbonio (grafite) e sottoporli al passaggio di una corrente elettrica relativamente intensa, intorno a 10 A. La corrente produce un forte riscaldamento del punto di contatto: ciò garantisce la ionizzazione delle molecole del gas, e crea una regione di spazio caratterizzata da bassa resistenza, dove le cariche possono agevolemente muoversi. Quando gli elettrodi vengono allontanati, l'intensa differenza di potenziale che si stabilisce fra gli estremi provoca la formazione dell'arco elettrico, di aspetto simile a una fiamma. Esso è costituito dal flusso degli elettroni che si spostano dall'elettrodo negativo a quello positivo e dagli ioni positivi del gas che migrano in senso opposto, verso l'elettrodo negativo. L'impatto delle cariche sugli elettrodi sviluppa una grande quantità di calore, risentita maggiormente sull'elettrodo positivo, poiché gli elettroni che vi incidono hanno complessivamente energia superiore a quella degli ioni. La temperatura dell'elettrodo positivo può infatti anche superare i 3000 °C.

L'elevato aumento di temperatura prodotto dall'arco elettrico viene sfruttato in alcune fornaci per la fusione di materiali refrattari. L'arco elettrico trova applicazione anche nella produzione di lampade ad alta densità: esso può essere considerato infatti una sorgente luminosa pressoché puntiforme, dal momento che circa l'85% della luce emessa proviene da un'area ristretta sulla punta dell'elettrodo positivo. Lampade ad arco furono utilizzate in passato per l'illuminazione stradale, mentre oggi trovano impiego principalmente nei proiettori per pellicole cinematografiche. Le lampade a vapore di mercurio o di sodio sono particolari tipi di lampade ad arco nelle quali il passaggio di cariche avviene all'interno di un contenitore sigillato contenente i vapori di tali metalli.