电弧及其特性
电弧 — 电流通过两个电极之间的气体，其中一个是电子源（阴极）。电极是终止于电路任何部分的导线。
从阴极大量放出的电子引起电极间气体的强烈电离，从而使大电流在电极间流动成为可能。
与传统的气体放电不同，电弧的一个特征是它可以在低电压下燃烧。
电弧是由圣彼得堡的一位物理学家发现的 V. V. 彼得罗夫 1802 年，发现了重要的技术应用。
电弧是一种放电，其特点是高电流密度、高温、升高的气压和跨弧隙的低电压降。在这种情况下，会发生电极（触点）的强烈加热，所谓的电极在其上形成。阴极和阳极点。阴极辉光集中在一个小亮点，对电极的白炽部分形成阳极点。
彩虹中可以注意到三个区域，它们在其中发生的过程的性质上非常不同。直接到电弧的负电极（阴极）是阴极电压降区。接下来是等离子弧筒。直接到正极（阳极）的是阳极压降区。这些区域在图 1 中示意性地显示。 1.
米。一、电弧的结构
图中阴极和阳极电压降区域的大小被大大夸大了。实际上，它们的长度很小，例如阴极电压降的长度为电子自由运动路径的量级（小于1微米）。阳极压降区的长度通常略大于该值。
在正常情况下，空气是良好的绝缘体。因此，断开 1 cm 气隙所需的电压为 30 kV。为了使气隙成为导体，有必要在其中产生一定浓度的带电粒子（电子和离子）。
电弧是如何产生的
电弧是带电粒子流，在接触分离的初始时刻由于弧隙气体中存在自由电子和从阴极表面发射的电子而发生。触点间间隙中的自由电子在电场力的作用下，从阴极向阳极方向高速运动。
接触间隙起始处的场强可达每厘米几千千伏。在该场力的作用下，电子从阴极表面被吸引并移动到阳极，从阳极撞击电子，形成电子云。以这种方式产生的初始电子流进一步形成弧隙的强烈电离。
与电离过程一起，去离子过程在电弧中并行且连续地发生。去离子化的过程在于，当两个不同符号的离子或一个正离子和一个电子相互接近时，它们被吸引并碰撞，被中和，此外，带电粒子从灵魂的燃烧区移出更多- 环境中电荷浓度高且电荷浓度较低。所有这些因素都会导致电弧温度降低、冷却和消失。
米。 2、电弧
点火后电弧
在稳态燃烧模式下，电离和去离子过程处于平衡状态，具有等量游离正电荷和负电荷的电弧筒具有高度气体电离的特点。
电离度接近统一的物质，即其中没有中性原子和分子的称为等离子体。
电弧具有以下特点：
1. 电弧竖井与环境之间有明确的界限。
2、电弧筒内部温度高，达到6000—25000K。
3. 高电流密度和弧光管（100 — 1000 A/mm2）。
4. 阳极和阴极电压降值小，实际上不依赖于电流 (10 — 20 V)。
电弧的电流-电压特性
直流电弧的主要特征是电弧电压对电流的依赖性，称为电流-电压 (VAC) 特性。
电弧在特定电压（图 3）下在触点之间发生，称为点火电压 Uz，并且取决于触点之间的距离、环境的温度和压力以及触点分离的速度。灭弧电压Ug总是小于应力U3。
米。 3. 直流电弧的电流电压特性（a）及其等效电路（b）
曲线 1 为电弧的静态特性，即通过缓慢改变电流获得。该特性具有下降特性。随着电流的增加，电弧电压降低。这意味着随着电流的增加，弧隙的电阻下降得更快。
如果在一种速度或另一种速度下，电弧中的电流从 I1 减小到零，同时固定沿电弧的电压降，则将产生曲线 2 和 3。这些曲线称为动态特性。
电流减小得越快，动态 I-V 特性就越低。这是因为随着电流的减少，电弧的参数（如筒的横截面、温度）没有时间快速变化并获取与电流的较低值相对应的值稳定状态。
弧隙压降：
Ud = Usc + EdId,
其中 Us = Udo + Ua——电极附近的电压降，Ed——电弧中的纵向电压梯度，ID——电弧的长度。
由公式可知，随着电弧长度的增加，电弧两端的电压降将增加，I-V特性将位于更高的位置。