Wat is een vonkbrug?
Een vonkbrug is een opening tussen twee elektroden waar een elektrische vonk van de ene naar de andere kan springen. Gewoonlijk bevindt er zich een gas tussen de elektroden dat elektriciteit kan geleiden zodra een bepaalde spanningsdrempel is bereikt, bekend als de doorslagspanning. Deze spanning veroorzaakt dat het gas ioniseert en zijn geleidbaarheid drastisch verhoogt totdat de spanning daalt of het gas uitzet en te veel ruimte tussen de ionen creëert. Veelvoorkomende toepassingen van vonkbrugtechnologie zijn onder meer stroomschakelbuizen, spanningsbeschermende apparaten, bewegende elektrische bogen en bougies voor een ontstekingssysteem.
Bij de vorming van een vonk is er vaak zichtbaar licht en karakteristiek geluid aanwezig in de vonkspleet omdat de ionisatie van het gas vaak abrupt is. Het uitgestraalde licht wordt veroorzaakt door fluorescentie in de elektronen, die door verhoogde botsingen met de gasionen tot hoge energieniveaus worden geëxciteerd. Wanneer ze terugvallen naar normale energieniveaus, zenden ze fotonen uit die de uitbarsting van licht in de opening veroorzaken. Hoewel deze sensorische fenomenen over het algemeen niet schadelijk zijn, kunnen vonkbruggen soms gezondheidsproblemen opleveren wanneer ze continue bogen vormen, omdat deze de lucht ioniseren en vrije radicalen van zuurstof en stikstof vormen. Deze moleculen kunnen planten en dieren in de buurt beschadigen als het experiment binnenshuis wordt uitgevoerd, terwijl buitenexperimenten de giftige gassen laten verdwijnen, waardoor potentiële gevaren worden verminderd.
Veel kachels, branders en motoren maken gebruik van vonkopeningen om te ontbranden. Omdat een grote mate van warmte wordt gegenereerd wanneer de lucht in de opening wordt geïoniseerd, maakt dit het gemakkelijk om de gegenereerde warmte te gebruiken om een brandstofbron te ontsteken. Bougies profiteren van dit voorval, terwijl beschermende apparaten gebruikmaken van vonkbrugtechnologie om ontsteking te voorkomen. Tijdens een spanningspiek breekt de vonkspleet af en verhindert de overspanning. Deze technologie is nuttig bij het beschermen van elektronica of telefoonlijnen tijdens mogelijk schadelijke stroompieken, zoals blikseminslag.
Vonkopeningen worden ook gebruikt bij het vormen van een Jacob's ladder of reizende elektrische boog. In deze inrichting wordt een vonkspleet ingebracht tussen twee draden aan de onderkant, die zodanig zijn gericht dat de vonk een kolom draagt. De vonk ioniseert en verwarmt de lucht, waardoor deze naar boven stijgt en de stroom voortzet tot het doorslagpunt waar de lucht te heet is geworden om de stroom te dragen. Eenmaal gebroken, begint de vonk opnieuw aan de onderkant van de kolom.