开关有两种,一种是直接接触,例如隔离开关和普通开关;第二种是带有可合分的电接触的电器,它的触头或者触点执行合分操作。
我们来看看电接触在闭合瞬间发生的事吧。
我们看下图:
我们设动触头方向是电源的正极,静触头方向是电源的负极,于是静触头就是阴极,而动触头就是
阳极。
图1中的动触头随着闭合力作用向静触头方向运动,距离越来越近,在即将触碰瞬间,触头材料表面的微观尖端处电场强度特别大。为何?我们设电源电压是U,动、静触头间距是d,则触头间隙的电场强度E=U/d,可见随着d越来越小,电场强度就越大。
当电场强度达到一定程度后,静触头材料的微观尖端处的自由电子。被拉出,进入触头空隙,并在电场的作用下向阳极运动轰击阳极。同时,电子在空隙空间中轰击气体粒子,造成气体粒子电离为正离子。和电子,它们各自向阴极和阳极运动,形成了初始的电流。阳离子轰击阴极使得阴极材料迅速升温,在金属微观尖端处电流密度加大,在不到一个微秒的时间内尖端处材料熔融汽化金属蒸汽进入间隙,使得空间中电离加强,电流亦加大,电子逸出更多,产生了热发射,最终导致空间中形成等离子体并引发电弧,这种现象随着动触头与静触头闭合而
消失。动触头与静触头闭合后,由于动触头存在动量,反弹使得动静触头之间再次形成气隙和电弧a,然后再次反弹。反弹的高度越来越低,最后动静触头完全闭合,完成了触头的闭合过程。可见,在开关闭合瞬间,电流是脉动的,直至完全闭合。下图是触头弹跳图: