电弧

概念定义

电弧（Electric arc）又称弧放电，是电场强度过高导致气体被电击穿，并持续形成等离子体的气体放电现象。它使电流能够通过空气等通常具有绝缘性质的介质。当通电的高电压电路中两个导体彼此分开时，导体之间也可能出现电弧。

电弧属于自持气体导电。弧区内存在电子和离子等载流子，电离后的气体具有导电能力，并可在适当条件下维持电流。按供电形式，电弧可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。

电弧的形成与电极表面的电子发射及间隙内气体电离有关。触头或其他导体表面可通过热电子发射、场致发射或光电发射释放电子。电子进入导体间隙后，与气体原子或分子发生作用，使气体通过碰撞电离、光电离或热电离产生更多电子和离子。

电子或离子轰击电极表面时，还会引起二次电子发射，使间隙内的载流子继续增加。当离子浓度达到足以使间隙发生电击穿的程度，原本绝缘的气体便形成导电通道。只要放电条件得到维持，电流就可持续通过等离子体，形成稳定或连续的弧放电。

电弧现象涉及导体或电极、两者之间的气体间隙，以及电击穿后形成的等离子体通道。电极表面负责释放电子，间隙中的气体是被电离的介质，电子与离子则构成主要载流子。供电方式会影响电弧的形式，因此工程应用中可采用交流、直流或脉冲电源产生相应类型的电弧。

电弧具有高温和高导电特征。受控电弧可将热量集中于加工区域；非受控电弧则可能熔化触点并损坏输电系统、配电系统或电子设备。例如，配电电路中的开关触点在断开电流时可能产生电弧，弧区高温会使触点熔化，因此工业及民用电气设备会设置防止或消除电弧的设计。

电弧产生的高热能够熔化或汽化金属，工业上可用于焊接、熔化和切割。常见设备与工艺包括电焊、氩焊、等离子切割机、放电加工机和炼钢用电弧炉。汽车及摩托车维修、钣金加工和车床作业也会使用相关电弧工艺。

光纤电缆修复或接驳时，熔接机利用电弧高温熔接光纤。电弧灯及部分电影放映设备同样利用电弧发光。1808年，汉弗里·戴维利用这种放电现象制成电弧灯。

非受控电弧可能造成设备损坏，并产生高强度光线。进行电弧焊接等作业时，应佩戴护目镜或面罩，避免眼睛长时间受到强光照射。电气系统则通过相应的防弧和灭弧设计，减少触点熔损及设备受损的风险。