电弧（英文名：Electric arc），是气体放电的一种形式，在气体间隙的两端加上足够大的电场时，就可以引起电流通过气体，这种现象称为放电。
电弧放电可分为阴极区、弧柱区和阳极区3个区域。电弧中的电流从微观上看是电子及正离子在电场作用下移动的结果，其中电子的移动构成电流的主要部分。阴极的作用是发射大量电子，在电场的作用下趋向阳极方向从而构成阴极区的电流，形成电弧放电的大部分电子是在阴极区产生或由阴极本身发射的。
电弧具有高温及强光的特点，它可以广泛应用于焊接、熔炼、化学合成、强光源及空间技术等方面。对于有触点电器而言，由于电弧主要产生于触头断开电路时，高温会烧损触头及绝缘，严重情况下甚至引起相间短路、电器爆炸、酿成火灾，危及人员及设备的安全。常见的灭弧方法有冷却灭弧法、速拉灭弧法、短弧灭弧法、狭缝灭弧法、气吹灭弧法、真空灭弧法等。
定义
电弧是气体放电的一种形式。在正常状态下，气体具有良好的电气绝缘性能。但在气体间隙的两端加上足够大的电场时，就可以引起电流通过气体，这种现象称为放电。放电现象与气体的种类和压力、电极的材料和几何形状、两极间的距离以及加在间隙两端的电压等因素有关。
组成
电弧放电可分为3个区域：阴极区、弧柱区和阳极区。电弧的两个电极（阴极和阳极），也可认为是电弧的组成部分。电弧中的电流从微观上看是电子及正离子在电场作用下移动的结果，其中电子的移动构成电流的主要部分，阴极的作用是发射大量电子，在电场的作用下趋向阳极方向从而构成阴极区的电流。形成电弧放电的大部分电子是在阴极区产生或由阴极本身发射的。阴极发射电子的机制有两种：热发射和场致发射，阴极表面电子发射只形成阴极区的电流，弧柱部分导电在弧柱区域也能出现大量自由电子，这就需要使弧柱区的气体原子游离。气体原子游离的方式通常有电场游离和热游离两种。阳极可分为被动型和主动型两种.在被动型中，阳极只起收集电子的作用。在主动型中，阳极不但收集电子而且产生金属蒸气，因而也可以向弧柱提供带电粒子。在稳定电弧放电中，电离速度与去电离速度相同，形成电离平衡。
分类
根据不同原则，对于电弧有不同的分类方法。
产生
电弧实际上是气体微观粒子在某些诱导因素的作用下，发生强烈的游离，产生很多带电质点，使该气体由绝缘状态变为导通状态的过程。电弧之所以成为导电通道，是因为电弧内存在很多带电粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。总的来说，电弧的形成可概括为以下三点。
1. 自由电子的产生
触头断开的瞬间，阴极通过热电子发射或强电场发射，产生数目不多的自由电子。触头刚刚分开时，触头间的压力和面积会不断减小，使接触电阻迅速增大，剧烈发热。高温使电子获得动能，可能被发射出来，成为自由电子，这种现象称为热电子发射。另外，触头分离时，因为触头间隙很小，会形成强度很高的电场，当电场强度超过30V/m时，阴极触头表面附近的电子就有可能在该电场的作用下被拉出来，成为自由电子。
2. 碰撞游离形成电弧
从阴极触头表面发射出来的自由电子在电场力的作用下做加速运动。在运动过程中，自由电子会不断与触头间隙中的气体粒子撞击，如果电场足够强，自由电子的动能就会足够大，碰撞时就有可能将中性原子外层轨道上的电子撞击出来，成为新的自由电子，失去自由电子的粒子带正电，称为正离子。此过程称为碰撞游离。新的自由电子又在电场中做加速运动，去碰撞另外的中性粒子，产生新的碰撞游离过程。由此可见，碰撞游离会不断进行和加剧，带电质点会大量增加，雪崩式地进行着，发展成为“电子崩”，在极短促的时间内，大量的自由电子和正离子出现，在触头间隙形成电弧。碰撞游离过程如下图所示。
3. 热游离维持电弧
触头间隙在发生碰撞游离后便形成电弧，产生高温。当温度升高时，气体中粒子的运动速度也会增大，这可能使原子外层轨道的电子脱离原子核的束缚力(吸引力)成为自由电子，这种游离方式称为热游离。气体温度越高，粒子运动速度越大，热游离的可能性也就越大，从而供维持电弧稳定燃烧。
综上所述，由于热电子发射或强电场发射在触头间隙中产生少量自由电子，这些自由电子与中性分子发生碰撞游离并产生大量带电粒子，从而形成气体导电，即产生电弧。电弧一旦产生，将由热游离作用来维持电弧燃烧。
用途
由于电弧的高温及强光，它可以广泛应用于焊接、熔炼、化学合成、强光源及空间技术等方面。
危害
对于有触点电器而言，由于电弧主要产生于触头断开电路时，高温会烧损触头及绝缘，严重情况下甚至引起相间短路、电器爆炸、酿成火灾，危及人员及设备的安全。
灭弧方法
原理
电弧的熄灭过程是气体介质由导通又变为截止的过程。触头间的粒子在发生游离的同时还存在相反的过程，即去游离。去游离会使正离子和自由电子同时减少。去游离主要包括复合和扩散两种形式。
1. 复合
复合是指异性带电粒子相遇后，中和成为中性粒子的现象。复合是自由电子先附在中性粒子上形成阴离子，负离子的运动速度会比较小，正、负离子的复合就容易进行。
2. 扩散
扩散是指电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面，与周围冷介质相混合的现象。扩散是由于带电粒子的无规则热运动，以电弧内带电粒子的密度和温度远大于和高于周围的介质。电弧和周围介质的温差越大，带电粒子的密度差越大，扩散作用就越强。
扩散主要有以下3种方式:
(1)温度扩散。由于电弧和周围介质间存在很大的温差，电弧中的高温带电粒子会向温度低的周围介质中扩散，从而减少了电弧中的带电粒子。
(2)浓度扩散。由于电弧和周围介质存在浓度差，带电粒子会从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使电弧中的带电粒子减少。
(3)利用吹弧扩散。在断路器中采用高速气体吹弧，带走电弧中的大量带电粒子，加强扩散作用。
综上所述，当游离作用强于去游离作用时，电弧燃烧加强;当游离作用与去游离作用持平时，电弧维持稳定燃烧;当去游离作用强于游离作用时，弧隙中导电质点的数目减少，弧温下降，使热游离减缓或停止，最终导致电弧熄灭。因此，要使电弧熄灭，必须使去游离作用强于游离作用。
方法
1. 冷却灭弧法
用降低电弧温度的方法使电弧迅速熄灭，这种灭弧方法叫作冷却灭弧法。降低电弧温度，使离子运动速度减慢，不但使热电离作用减弱，而且使离子的复合作用增强，有利于电弧的熄灭。在交流电弧中，当触头间电压过零时，复合现象特别强烈。复合的速度也与电弧的温度有关，温度越低，复合作用越强烈，电弧就越容易熄灭。
2. 速拉灭弧法
加速切断电路的动作，使触头间的电场强度迅速减小，从而使电弧迅速熄灭，这种灭弧方法叫作速拉灭弧法。这种灭弧方法在开关触头断开时，加速触头分离，将电弧迅速拉长，从而减小开关触头之间的电场强度，电弧电压不足以维持电弧的燃烧，而使电弧熄灭。
3. 短弧灭弧法
将长电弧切成多段短电弧，加速电弧熄灭的方法，叫作短弧灭弧法。一般采用绝缘夹板夹着许多金属栅片组成灭弧栅，罩住开关触头的全行程。当开关触头分离时，长电弧在电动力和磁场力的作用下被迅速移入灭弧栅，长电弧被灭弧片切割成一连串短电弧，使触头间的电压不足以击穿所有栅片间的气隙，从而使这些短电弧同时熄灭。
4. 狭缝灭弧法
这种灭弧方法利用狭缝窄沟灭弧，使电弧与固体介质接触，将电弧冷却，使其迅速熄灭。这是因为电弧在狭缝窄沟中燃烧时，其内部压力增大，有利于电弧的熄灭。
5. 气吹灭弧法
利用较冷的绝缘介质的气流来吹动电弧，使电弧迅速扩散熄灭的方法，叫作气吹灭弧法。气流方向与电弧柱平行时，称为纵吹;气流方向与电弧柱垂直时，称为横吹。
6. 真空灭弧法
将开关触头置于真空容器中，当电流过零时即能熄灭电弧，这种灭弧方法叫作真空灭弧法。为了防止产生过电压，应不使触头分开时电流突变为零，因此宜在触头间产生少量金属蒸汽，以便形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。
上述灭弧方法中，冷却灭弧是基本的方法，再配合其他灭弧方法，形成各种开关电器的灭弧装置。近年来还采用六氟化硫作为灭弧介质，使灭弧能力提高几十倍到几百倍。真空灭弧应用于真空断路器中也取得了良好的效果。
参考资料 >
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