Elektrisk lysbue er en lysende, buet strømbane som går mellom to strømførende metall- eller kullstifter i luft.
Historikk
Den britiske kjemikeren Humphry Davy forbandt i 1821 to staver av kull med polene til et sterkt galvanisk batteri. Han lot kullspissene berøre hverandre og fjernet dem så litt fra hverandre igjen. Han så da at strømmen fortsatte å gå mellom kullspissene i en slags flamme, samtidig som spissene ble hvitglødende.
I Davys forsøk var kullstavene plassert vannrett og strømbanen gjennom luften buet seg da oppover, og derfor kalte han den en elektrisk lysbue (Voltas bue).
En lysbue kan også brenne mellom elektroder av et annet materiale enn kull, for eksempel metaller. Plasmabuen, en elektrisk lysbue oppfunnet av Kristian Birkeland, gav støtet til Norsk Hydros etablering og produksjon av nitrogengjødsel.
Bruk
Lysbuen kom tidlig i bruk til belysning. Lyset fra buen er avhengig av elektrodematerialet, idet dette fordamper og utsender sine karakteristiske spektrallinjer (se spektralanalyse). Av denne grunn anvendes elektrisk lysbue ved spektroskopiske arbeider, f.eks. til kvalitativ analyse av metallprøver. Man behøver da ikke å gjøre hele elektroden av det metall som skal prøves, det er tilstrekkelig å anbringe bare litt av det på ett av kullene.
Egenskaper
For å vedlikeholde en elektrisk lysbue kreves en minste spenning, som for spisser av kull er ca. 40 V, kadmium 10 V, sink 20 V, kobber 24 V, platina 27 V. Spenningen øker når buen gjøres lengre. Målinger av temperaturen i en lysbue med spektroskopiske metoder har vist temperaturer på mellom 6000 °C og 7000 °C i lysbuen, altså vesentlig høyere enn temperaturen på elektrodene som er begrenset av kullets fordampningstemperatur, som er 3900–4000 °C.
Studiet av elektronemisjonen fra glødende metaller har gitt forklaringen på hvordan lysbuen kommer i stand. Når katoden opphetes sterkt, sender den ut elektroner, som beveger seg over mot anoden og får så stor fart at de ioniserer luftmolekylene (se elektrisk utladning). Det inntrer støtionisasjon, og det ioniseres ved de nydannede ioner enda flere molekyler, så strømmen øker sterkt. Med den økte strøm øker ionisasjonen enda mer, og strømmen gjennom en elektrisk lysbue er derfor ikke stabil. Dette kommer til uttrykk i strømspennings-karakteristikken, dvs. det diagram som viser sammenhengen mellom strømmen i buen og spenningen over den. Mens strømmen ved vanlige forbruksapparater stiger og synker proporsjonalt med spenningen, er det ved lysbuen omvendt; med økt strøm synker spenningen. Denne fallende karakteristikk gjør det nødvendig å koble en motstand eller drosselspole (strømbegrenser) i serie med lysbuen, for å stabilisere strømmen. Lysbuens fallende karakteristikk har vært utnyttet til å fremstille vekselstrøm med høy frekvens.