ช่องว่าง ประกายไฟประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าตัวนำ สองขั้ว ที่คั่นด้วยช่องว่างซึ่งโดยปกติจะเต็มไปด้วยก๊าซเช่นอากาศออกแบบมาเพื่อให้ประกายไฟสามารถผ่านระหว่างตัวนำได้ เมื่อความต่างศักย์ระหว่างตัวนำเกินกว่าแรงดันพังทลายของก๊าซภายในช่องว่างประกายไฟ จะเกิดขึ้น ทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออน และลด ความต้านทานไฟฟ้า ลงอย่างมาก จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลจนกว่าเส้นทางของก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนจะขาดหรือกระแสไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่เรียกว่า "กระแสยึดเหนี่ยว" ซึ่งโดยปกติจะเกิดขึ้นเมื่อแรงดันลดลง แต่ในบางกรณีอาจเกิดขึ้นเมื่อก๊าซที่ร้อนขึ้นลอยตัวขึ้น ยืดออกแล้วทำให้เส้นใยของก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนขาด โดยปกติแล้ว การกระทำของการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซนั้นรุนแรงและก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก มักนำไปสู่เสียง (ตั้งแต่เสียงดังเป๊าะสำหรับหัวเทียนไปจนถึงเสียงฟ้าร้องสำหรับ การปล่อย ประจุฟ้าผ่า ) แสงและความร้อน

ช่องว่างประกายไฟถูกนำมาใช้ในอดีตในอุปกรณ์ไฟฟ้ารุ่นแรกๆ เช่น เครื่องส่งสัญญาณวิทยุ แบบช่องว่างประกายไฟเครื่องจักรไฟฟ้าสถิตและเครื่องเอ็กซ์เรย์ปัจจุบันการใช้งานที่แพร่หลายที่สุดคือในหัวเทียนเพื่อจุดระเบิดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายในแต่ก็ยังใช้ใน อุปกรณ์ ป้องกันฟ้าผ่าและอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะด้วย

สำหรับอากาศ ความแข็งแรงในการแตกตัวอยู่ที่ประมาณ 30 kV/cm ที่ระดับน้ำทะเล^{[ 1 ]}

แสงที่เปล่งออกมาจากประกายไฟไม่ได้มาจากกระแสอิเล็กตรอนเอง แต่มาจากตัวกลางของสสารที่เรืองแสงเนื่องจากการชนกันของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนชนกับโมเลกุลของอากาศในช่องว่าง พวกมันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนในวงโคจร ของพวกมันให้มี ระดับพลังงาน สูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้กลับลงมาสู่ระดับพลังงานเดิม พวกมันจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง เป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดประกายไฟที่มองเห็นได้ในสุญญากาศหากไม่มีสสารคั่นกลางที่สามารถ เปลี่ยนสถานะ ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ได้ ประกายไฟก็จะมองไม่เห็น (ดูอาร์คสุญญากาศ )

ช่องว่างประกายไฟมีความสำคัญต่อการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด

หัวเทียนใช้ช่องว่างประกายไฟเพื่อเริ่มต้นการเผาไหม้ความร้อนจากร่องรอยการแตกตัวเป็นไอออน แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือ รังสี UV และอิเล็กตรอนอิสระร้อน (ทั้งสองอย่างทำให้เกิดอนุมูลอิสระที่ทำปฏิกิริยาได้) จะจุดประกายส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศภายในเครื่องยนต์สันดาปภายในหรือหัวเผาในเตาเผา เตาอบ หรือเตาปรุงอาหาร ยิ่งมีการผลิตและกระจายรังสี UV เข้าไปในห้องเผาไหม้ได้มากเท่าใด กระบวนการเผาไหม้ก็จะยิ่งดำเนินไปได้ไกลมากขึ้นเท่านั้น

ส่วนผสมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนออกซิเจนของเครื่องยนต์หลักของกระสวยอวกาศถูกจุดด้วยตัวจุดประกายไฟ^{[ 2 ]}

ช่องว่างประกายไฟมักใช้เพื่อป้องกันไฟกระชากที่อาจสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ ช่องว่างประกายไฟใช้ในสวิตช์ แรงดันสูง หม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ในโรงไฟฟ้าและสถานีไฟฟ้าย่อยสวิตช์เหล่านี้สร้างขึ้นด้วยใบมีดสวิตช์ขนาดใหญ่ที่ควบคุมจากระยะไกล โดยมีบานพับเป็นหน้าสัมผัสหนึ่ง และสปริงแผ่น สอง ตัวยึดปลายอีกด้านหนึ่งเป็นหน้าสัมผัสที่สอง หากใบมีดเปิดออก ประกายไฟอาจทำให้การเชื่อมต่อระหว่างใบมีดและสปริงยังคงนำไฟฟ้าอยู่ ประกายไฟจะทำให้ไอออนในอากาศแตกตัว ทำให้เป็นตัวนำและทำให้เกิดอาร์ค ซึ่งจะคงสภาพการแตกตัวเป็นไอออนและนำไฟฟ้าต่อไปบันไดจาคอบที่อยู่ด้านบนของสวิตช์จะทำให้อาร์คสูงขึ้นและดับลงในที่สุด นอกจากนี้ยังอาจพบบันไดจาคอบขนาดเล็กติดตั้งอยู่บนฉนวนเซรามิกของเสาไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งบางครั้งเรียกว่าช่องว่างเขา หากประกายไฟสามารถกระโดดข้ามฉนวนและทำให้เกิดอาร์คได้ มันก็จะดับลง

ช่องว่างประกายไฟขนาดเล็กมักใช้เพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้ากระชาก สูง ในอุปกรณ์รุ่นที่ซับซ้อนกว่า (เรียกว่าตัวป้องกันไฟกระชากแบบหลอดแก๊ส) ^{[ 3 ]}ช่องว่างประกายไฟขนาดเล็กจะแตกตัวระหว่างแรงดันไฟฟ้ากระชากที่ผิดปกติ โดยจะเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้ากระชากลงสู่พื้นดินอย่างปลอดภัยและปกป้องอุปกรณ์ อุปกรณ์เหล่านี้มักใช้กับ สาย โทรศัพท์ที่เข้าสู่ตัวอาคาร ช่องว่างประกายไฟช่วยปกป้องอาคารและวงจรโทรศัพท์ภายในจากผลกระทบของฟ้าผ่าช่องว่างประกายไฟที่ซับซ้อนน้อยกว่า (และราคาถูกกว่ามาก) ทำขึ้นโดยใช้ตัวเก็บประจุเซรามิก ที่ดัดแปลง ในอุปกรณ์เหล่านี้ ช่องว่างประกายไฟเป็นเพียงช่องว่างอากาศที่ตัดระหว่างสายไฟสองเส้นที่เชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับวงจร แรงดันไฟฟ้ากระชากทำให้เกิดประกายไฟที่กระโดดจากสายไฟเส้นหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่งข้ามช่องว่างที่เหลือจากการตัด อุปกรณ์ราคาประหยัดเหล่านี้มักใช้เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟที่สร้างความเสียหายระหว่างองค์ประกอบของปืนอิเล็กตรอนภายในหลอดรังสีแคโทด (CRT)

ช่องว่างประกายไฟขนาดเล็กพบได้ทั่วไปในแผงสวิตช์โทรศัพท์เนื่องจากสายโทรศัพท์ที่ยาวนั้นไวต่อไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่ามาก ส่วนช่องว่างประกายไฟขนาดใหญ่ใช้เพื่อป้องกันสายส่งไฟฟ้า

บางครั้งช่องว่างประกายไฟจะถูกนำไปใช้บนแผงวงจรพิมพ์ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์โดยใช้ร่องรอย PCB ที่เปิดโล่งสองอันที่อยู่ใกล้กัน วิธีนี้เป็นวิธีที่มีต้นทุนเป็นศูนย์ในการเพิ่มการป้องกันแรงดันเกินแบบหยาบๆ ให้กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์^{[ 4 ]}

ทรานซิลและไตรซิลเป็นทางเลือกแบบโซลิดสเตทแทนช่องว่างประกายไฟสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำหลอดนีออนก็ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้เช่นกัน

การใช้ ช่องว่างประกายไฟที่ถูกกระตุ้นในแฟลชแบบช่องว่างอากาศจะช่วยสร้างแสงแฟลชสำหรับการถ่ายภาพในระดับเวลาต่ำกว่าไมโครวินาที

ประกายไฟแผ่พลังงานไปทั่วสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าในปัจจุบัน สิ่งนี้มักถูกมองว่าเป็นการรบกวนคลื่นความถี่วิทยุ ที่ผิดกฎหมาย และถูกระงับ แต่ในยุคแรกเริ่มของการสื่อสารทางวิทยุ (ค.ศ. 1880–1920) นี่คือวิธีการส่งสัญญาณวิทยุในเครื่องส่งสัญญาณแบบช่องว่างประกายไฟที่ไม่ถูกปรับ คลื่น ช่อง ว่างประกายไฟวิทยุหลายตัวมีอุปกรณ์ระบายความร้อน เช่นช่องว่างหมุนและแผ่นระบายความร้อนเนื่องจากช่องว่างประกายไฟจะร้อนมากเมื่อใช้งานต่อเนื่องที่กำลังสูง

ช่องว่างประกายไฟทรงกลมที่ปรับเทียบแล้วจะแตกตัวที่แรงดันไฟฟ้าที่ทำซ้ำได้สูง เมื่อแก้ไขสำหรับความดันอากาศ ความชื้น และอุณหภูมิ ช่องว่างระหว่างทรงกลมสองลูกสามารถให้การวัดแรงดันไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าใดๆ ด้วยความแม่นยำประมาณ 3% ช่องว่างประกายไฟสามารถใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสตรง หรือพัลส์สูงได้ แต่สำหรับพัลส์ที่สั้นมาก อาจวางแหล่งกำเนิดแสง อัลตราไวโอเลตหรือแหล่งกำเนิดรังสีไว้ที่ขั้วใดขั้วหนึ่งเพื่อให้เป็นแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน^{[ 5 ]}

ช่องว่างประกายไฟสามารถใช้เป็นสวิตช์ไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีสองสถานะที่มีความต้านทานไฟฟ้าแตกต่างกันอย่างมาก ความต้านทานระหว่างขั้วไฟฟ้าอาจสูงถึง 10⁻¹² ^{โอห์ม}เมื่อขั้วไฟฟ้าถูกแยกออกจากกันด้วยแก๊สหรือสุญญากาศ ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าจะไหลน้อยมาก แม้ว่าจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงระหว่างขั้วไฟฟ้าก็ตาม ความต้านทานจะลดลงต่ำถึง 10⁻³ ^{โอห์ม}เมื่อขั้วไฟฟ้าเชื่อมต่อกันด้วยพลาสมา ซึ่งหมายความว่าการสูญเสียพลังงานต่ำ แม้ว่าจะมีกระแสไฟฟ้าสูงก็ตาม คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ช่องว่างประกายไฟถูกนำมาใช้เป็นสวิตช์ไฟฟ้าใน งาน ประยุกต์ใช้พลังงานแบบพัลส์ซึ่งพลังงานจะถูกเก็บไว้ที่แรงดันไฟฟ้าสูงในตัวเก็บประจุแล้วปล่อยออกมาที่กระแสไฟฟ้าสูง ตัวอย่างเช่นเลเซอร์ แบบพัล ส์ปืนรางแม่เหล็กเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมาร์กซ์ฟิวชั่ น การ วิจัย สนามแม่เหล็กแบบพัลส์ที่มีความเข้มสูงมากและการจุดระเบิดระเบิดนิวเคลียร์

เมื่อช่องว่างประกายไฟประกอบด้วยอิเล็กโทรดเพียงสองตัวที่คั่นด้วยแก๊ส การเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะที่ไม่นำไฟฟ้าและสถานะที่นำไฟฟ้าจะถูกควบคุมโดยกฎของ Paschenที่ความดันและระยะห่างของอิเล็กโทรดทั่วไป กฎของ Paschen กล่าวว่าการปล่อยประจุ Townsendจะเติมช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดด้วยพลาสมาที่เป็นตัวนำเมื่อใดก็ตามที่อัตราส่วนของความแรงของสนามไฟฟ้าต่อความดันเกินค่าคงที่ที่กำหนดโดยองค์ประกอบของแก๊ส ความเร็วในการลดความดันถูกจำกัดโดยการไหลที่ถูกปิดกั้นในขณะที่การเพิ่มสนามไฟฟ้าในวงจรปล่อยประจุของตัวเก็บประจุถูกจำกัดโดยความจุในวงจรและกระแสที่มีอยู่สำหรับการชาร์จความจุข้อจำกัดเหล่านี้เกี่ยวกับความเร็วในการเริ่มต้นการปล่อยประจุหมายความว่าช่องว่างประกายไฟที่มีอิเล็กโทรดสองตัวมักจะมีความคลาดเคลื่อนสูง ^{[ 6 ]}

อุปกรณ์ช่องว่างประกายไฟแบบมีตัวกระตุ้น (Triggered spark gaps) เป็นอุปกรณ์ประเภทหนึ่งที่มีกลไกการกระตุ้นเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ โดยทั่วไปแล้วจะใช้ขั้วไฟฟ้าที่สาม เช่นเดียวกับในไตรกาตรอน (Trigatron ) แรงดันไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้ากระตุ้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากค่าความจุระหว่างขั้วไฟฟ้ากระตุ้นกับขั้วไฟฟ้าอื่นๆ มีขนาดเล็ก ในช่องว่างประกายไฟแบบมีตัวกระตุ้น ความดันก๊าซจะถูกปรับให้เหมาะสมเพื่อลดความคลาดเคลื่อนให้น้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงการกระตุ้นโดยไม่ตั้งใจ ช่องว่างประกายไฟแบบมีตัวกระตุ้นมีทั้งแบบปิดผนึกถาวรที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าจำกัด และแบบปรับความดันเองได้ ซึ่งช่วงแรงดันไฟฟ้าจะแปรผันตามช่วงความดันที่มีอยู่ ช่องว่างประกายไฟแบบมีตัวกระตุ้นมีลักษณะคล้ายคลึงกับหลอดบรรจุก๊าซ อื่นๆ เช่นไทราตรอน (Thyratrons) , คริตรอน (Krytrons) , อิกนิตรอน (Ignitrons ) และครอสซาตรอน (Crossatrons )

ช่องว่างสุญญากาศแบบกระตุ้น หรือสไปรตรอนมีลักษณะคล้ายกับช่องว่างประกายไฟแบบกระตุ้นทั้งในด้านรูปลักษณ์และโครงสร้าง แต่ใช้หลักการทำงานที่แตกต่างกัน ช่องว่างสุญญากาศแบบกระตุ้นประกอบด้วยอิเล็กโทรดสามตัวในซองแก้วหรือเซรามิกที่ปิดสนิทและถูกดูดอากาศออก ซึ่งหมายความว่า ต่างจากช่องว่างประกายไฟแบบกระตุ้น ช่องว่างสุญญากาศแบบกระตุ้นจะทำงานในพื้นที่พารามิเตอร์ทางด้านซ้ายของจุดต่ำสุดของ Paschen ซึ่งการแตกตัวจะเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดถูกจำกัดไว้ที่ค่าเล็กน้อยโดยการปล่อยสนามไฟฟ้าในสถานะที่ไม่นำไฟฟ้า การแตกตัวจะเริ่มต้นโดยการระเหยของวัสดุอย่างรวดเร็วจากอิเล็กโทรดตัวกระตุ้นหรือสารเคลือบต้านทานที่อยู่ติดกัน เมื่ออาร์คสุญญากาศเริ่มต้นขึ้น ช่องว่างสุญญากาศแบบกระตุ้นจะเต็มไปด้วยพลาสมาที่เป็นตัวนำไฟฟ้าเช่นเดียวกับช่องว่างประกายไฟอื่นๆ ช่องว่างสุญญากาศแบบกระตุ้นมีช่วงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่กว้างกว่าช่องว่างประกายไฟแบบกระตุ้นที่ปิดผนึก เนื่องจากเส้นโค้ง Paschen จะชันกว่ามากทางด้านซ้ายของจุดต่ำสุดของ Paschen มากกว่าที่ความดันสูงกว่า ช่องว่างสุญญากาศแบบกระตุ้นยังทนต่อรังสีได้ดีเนื่องจากในสถานะที่ไม่นำไฟฟ้า จะไม่มีก๊าซใดๆ ที่อาจถูกไอออนไนซ์โดยรังสีได้ ^{[ 7 ]}

นอกจากนี้ยังใช้เป็นเครื่องดักแมลงด้วย ขั้วไฟฟ้าทั้งสองทำจากโลหะเป็นโครงตาข่าย วางห่างกันเล็กน้อยจนแรงดันไฟฟ้ากระโดดข้ามไม่ได้ เมื่อแมลงเข้ามาใกล้ระหว่างขั้วไฟฟ้า ช่องว่างจะลดลงเนื่องจากตัวแมลงเป็นตัวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดประกายไฟและช็อตแมลงจนตาย

ในการใช้งานลักษณะนี้ กลไกช่องว่างประกายไฟมักใช้ร่วมกับเหยื่อล่อ เช่น แสงไฟ เพื่อดึงดูดแมลงให้เข้าไปในช่องว่างประกายไฟ

• หลอดไฟอาร์ค
• เขาโค้ง
• การปล่อยประจุโคโรนา
• อาร์คไฟฟ้า
• ระบบจุดระเบิด
• คอยล์จุดระเบิดรุ่น T
• รายชื่อหัวข้ออิเล็กทรอนิกส์
• ลำโพงพลาสมาอาร์ค
• เรดาร์
• ตัวส่งสัญญาณช่องว่างประกายไฟ
• หัวเทียน
• ประกายไฟลุกลาม
• ขดลวดเทสลา
• อาร์คสุญญากาศ
• กฎของพาเชน

วิดีโอบันไดของยาโคบ:

• หม้อแปลงไฟฟ้าในเนวาดา
• ในบ้านของใครบางคน