電弧及其特性
電弧 — 電流通過兩個電極之間的氣體，其中一個是電子源（陰極）。電極是終止於電路任何部分的導線。
從陰極大量放出的電子引起電極間氣體的強烈電離，從而使大電流在電極間流動成為可能。
與傳統的氣體放電不同，電弧的一個特徵是它可以在低電壓下燃燒。
電弧是由聖彼得堡的一位物理學家發現的 V. V. 彼得羅夫 1802 年，發現了重要的技術應用。
電弧是一種放電，其特點是高電流密度、高溫、升高的氣壓和跨弧隙的低電壓降。在這種情況下，會發生電極（觸點）的強烈加熱，所謂的電極在其上形成。陰極和陽極點。陰極輝光集中在一個小亮點，對電極的白熾部分形成陽極點。
彩虹中可以注意到三個區域，它們在其中發生的過程的性質上非常不同。直接到電弧的負電極（陰極）是陰極電壓降區。接下來是等離子弧筒。直接到正極（陽極）的是陽極壓降區。這些區域在圖 1 中示意性地顯示。 1.
米。一、電弧的結構
圖中陰極和陽極電壓降區域的大小被大大夸大了。實際上，它們的長度很小，例如陰極電壓降的長度為電子自由運動路徑的量級（小於1微米）。陽極壓降區的長度通常略大於該值。
在正常情況下，空氣是良好的絕緣體。因此，斷開 1 cm 氣隙所需的電壓為 30 kV。為了使氣隙成為導體，有必要在其中產生一定濃度的帶電粒子（電子和離子）。
電弧是如何產生的
電弧是帶電粒子流，在接觸分離的初始時刻由於弧隙氣體中存在自由電子和從陰極表面發射的電子而發生。觸點間間隙中的自由電子在電場力的作用下，從陰極向陽極方向高速運動。
接觸間隙起始處的場強可達每厘米幾千千伏。在該場力的作用下，電子從陰極表面被吸引並移動到陽極，從陽極撞擊電子，形成電子云。以這種方式產生的初始電子流進一步形成弧隙的強烈電離。
與電離過程一起，去離子過程在電弧中並行且連續地發生。去離子化的過程在於，當兩個不同符號的離子或一個正離子和一個電子相互接近時，它們被吸引並碰撞，被中和，此外，帶電粒子從靈魂的燃燒區移出更多- 環境中電荷濃度高且電荷濃度較低。所有這些因素都會導致電弧溫度降低、冷卻和消失。
米。 2、電弧
點火後電弧
在穩態燃燒模式下，電離和去離子過程處於平衡狀態，具有等量游離正電荷和負電荷的電弧筒具有高度氣體電離的特點。
電離度接近統一的物質，即其中沒有中性原子和分子的稱為等離子體。
電弧具有以下特點：
1. 電弧豎井與環境之間有明確的界限。
2、電弧筒內部溫度高，達到6000—25000K。
3. 高電流密度和弧光管（100 — 1000 A/mm2）。
4. 陽極和陰極電壓降值小，實際上不依賴於電流 (10 — 20 V)。
電弧的電流-電壓特性
直流電弧的主要特徵是電弧電壓對電流的依賴性，稱為電流-電壓 (VAC) 特性。
電弧在特定電壓（圖 3）下在觸點之間發生，稱為點火電壓 Uz，並且取決於觸點之間的距離、環境的溫度和壓力以及觸點分離的速度。滅弧電壓Ug總是小於應力U3。
米。 3. 直流電弧的電流電壓特性（a）及其等效電路（b）
曲線 1 為電弧的靜態特性，即通過緩慢改變電流獲得。該特性具有下降特性。隨著電流的增加，電弧電壓降低。這意味著隨著電流的增加，弧隙的電阻下降得更快。
如果在一種速度或另一種速度下，電弧中的電流從 I1 減小到零，同時固定沿電弧的電壓降，則將產生曲線 2 和 3。這些曲線稱為動態特性。
電流減小得越快，動態 I-V 特性就越低。這是因為隨著電流的減少，電弧的參數（如筒的橫截面、溫度）沒有時間快速變化並獲取與電流的較低值相對應的值穩定狀態。
弧隙壓降：
Ud = Usc + EdId,
其中 Us = Udo + Ua——電極附近的電壓降，Ed——電弧中的縱向電壓梯度，ID——電弧的長度。
由公式可知，隨著電弧長度的增加，電弧兩端的電壓降會增加，I-V特性會位於更高的位置。