Un convertitore ad arco è un dispositivo che accetta energia elettrica e genera energia udibile o in radiofrequenza. Utilizza un arco elettrico tra due conduttori che fanno parte di un circuito elettrico e richiede un’alta tensione iniziale per generare l’arco e una corrente costante per sostenere l’arco. L’arco generato contiene un ampio spettro di frequenze e può essere sintonizzato su una frequenza specifica utilizzando un circuito elettrico sintonizzato. Viene anche chiamato arco di Poulsen dal suo inventore e noto anche come trasmettitore ad arco.
L’arco elettrico è costituito da ioni altamente ionizzati ad alta temperatura che attraversano un gas come l’aria, che è per lo più azoto inerte. Ci vogliono circa 70,000 volt (V) per creare un arco attraverso uno spazio di 1 pollice (2.54 cm). Una volta che l’arco è iniziato e c’è un accumulo di temperatura alle estremità dei conduttori, c’è un arco sostenuto. È necessario prestare attenzione per garantire che le estremità dei conduttori non siano fuse perché le temperature di queste estremità possono raggiungere la temperatura di fusione dei metalli conduttivi, come il rame.
La corrente alternata a radiofrequenza (AC) è stata inizialmente generata utilizzando un arco elettrico e un circuito risonante. La generazione di radiofrequenza da un convertitore d’arco si basa sulla presenza dell’arco di un circuito accordato attraverso l’arco. Questo circuito sintonizzato è un conduttore con caratteristiche sia induttive che capacitive, che sono distribuite e danno luogo a una frequenza di risonanza parallela in cui le caratteristiche reattive si annullano a vicenda, causando una forte diminuzione della corrente netta attraverso il circuito sintonizzato. Il risultato in uno stato di risonanza parallela è uno stato apparentemente disconnesso dall’arco a una certa frequenza. L’unica energia dell’arco che può esistere in un convertitore di arco è l’energia alla frequenza di risonanza parallela del circuito sintonizzato.
Il circuito risonante o sintonizzato nella gamma delle radiofrequenze è solitamente inferiore a un singolo giro di filo con un diametro di circa 12 pollici (30.5 cm). Questo filo diventa un’antenna ad anello, che ha caratteristiche capacitive e induttive distribuite. Una frequenza di uscita più elevata richiede un diametro dell’anello più piccolo, mentre una frequenza di uscita più bassa richiede un diametro dell’anello più grande. Mentre le caratteristiche capacitive sono apportate dalla formazione di capacità dovuta alla stretta vicinanza di due conduttori separati da un isolante che può ospitare una quantità significativa di intensità di campo elettrico, le caratteristiche induttive sono portate dall’accumulo di campo magnetico attorno ad un conduttore che tende a per contrastare un’ulteriore variazione della corrente che scorre attraverso il conduttore. Nelle prime comunicazioni wireless, l’unico trasmettitore radio disponibile era un alimentatore a corrente continua (CC) con un convertitore ad arco.