什么是電弧

電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，電流通過某些絕緣介質(zhì)（例如空氣）所產(chǎn)生的瞬間火花。電弧是一種自持氣體導電（電離氣體中的電傳導），其大多數(shù)載流子為一次電子發(fā)射所產(chǎn)生的電子。

（1）電弧是強功率的放電現(xiàn)象 在開斷幾十千安短路電流時，以焦耳熱形式發(fā)出的功率可達10000kW。與此有關(guān)，電弧可具有上萬攝氏度或更高的溫度及強輻射，在電弧區(qū)的任何固體、液體或氣體在電弧作用下都會產(chǎn)生強烈的物理及化學變化。在有的開關(guān)中．電弧燃燒時間比正常情況只多一二十毫秒，開關(guān)就會出現(xiàn)嚴重燒損甚至爆炸。在用滅弧能力很弱的隔離開關(guān)開斷負荷電路時（屬于誤操作），電弧能使操作者大面積燒傷。

（2）電弧是一種自持放電現(xiàn)象 不用很高的電壓就能維持相當長的電弧穩(wěn)定燃燒而不熄滅。如在大氣中，每厘米長電弧的維持電壓只有15V左右。在大氣中，在100kV電壓下開斷僅5A的電流時，電弧長度可達7m。電流更大時，可達30m。因此，單純采用拉長電弧來熄滅電弧的方法是不可取的。

（3）電弧是等離子體，質(zhì)量極輕、極容易改變形狀 電弧區(qū)內(nèi)氣體的流動，包括自然對流以及外界甚至電弧電流本身產(chǎn)生的磁場都會使電弧受力，改變形狀，有的時候運動速度可達每秒幾百米。設(shè)計人員可以利用這一特點來快速熄弧并預防電弧的不利影響及破壞作用。

兩個電極在一定電壓下由氣態(tài)帶電粒子，如電子或離子，維持導電的現(xiàn)象。激發(fā)試樣產(chǎn)生光譜。電弧放電主要發(fā)射原子譜線，是發(fā)射光譜分析常用的激發(fā)光源。通常分為直流電弧放電和交流電弧放電兩種。

氣體放電中最強烈的一種自持放電。當電源提供較大功率的電能時，若極間電壓不高（約幾十伏），兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續(xù)通過較強的電流（幾安至幾十安），并發(fā)出強烈的光輝,產(chǎn)生高溫（幾千至上萬度），這就是電弧放電。電弧是一種常見的熱等離子體（見等離子體應用）。

電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光柱和電極斑點。電弧的重要特點是電流增大時，極間電壓下降，弧柱電位梯度也低，每厘米長電弧電壓降通常不過幾百伏，有時在1伏以下?；≈碾娏髅芏群芨?，每平方厘米可達幾千安，極斑上的電流密度更高。

電弧放電可分為 3個區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱和陽極區(qū)。其導電的機理是：陰極依靠場致電子發(fā)射和熱電子發(fā)射效應發(fā)射電子；弧柱依靠其中粒子熱運動相互碰撞產(chǎn)生自由電子及正離子，呈現(xiàn)導電性，這種電離過程稱為熱電離；陽極起收集電子等作用，對電弧過程影響常較小。在弧柱中，與熱電離作用相反，電子與正離子會因復合而成為中性粒子或擴散到弧柱外，這一現(xiàn)象稱為去電離。在穩(wěn)定電弧放電中，電離速度與去電離速度相同，形成電離平衡。此時弧柱中的平衡狀態(tài)可用薩哈公式描述。

能量平衡是描述電弧放電現(xiàn)象的又一重要定律。能量的產(chǎn)生是電弧的焦耳熱，能量的發(fā)散則通過輻射、對流和傳導三種途徑。改變散熱條件可使電弧參數(shù)改變，并影響放電的穩(wěn)定性。

電弧通?？煞譃殚L弧和短弧兩類。長弧中弧柱起重要作用。短弧長度在幾毫米以下，陰極區(qū)和陽極區(qū)起主要作用。

根據(jù)電弧所處的介質(zhì)不同又分為氣中電弧和真空電弧兩種。液體（油或水）中的電弧實際在氣泡中放電，也屬于氣中電弧。真空電弧實際是在稀薄的電極材料蒸氣中放電。這二種電弧的特性有較大差別。

電弧是一束高溫電離氣體， 在外力作用下， 如氣流，外界磁場甚至電弧本身產(chǎn)生的磁場作用下會迅速移動（每秒可達幾百米），拉長、卷曲形成十分復雜的形狀。電弧在電極上的孳生點也會快速移動或跳動。