關(guān)于電弧

電弧當(dāng)用開關(guān)電器斷開電流時(shí)，如果電路電壓不低于10—20伏，電流不小于80~100mA，電器的觸頭間便會產(chǎn)生電弧。
電弧是高溫高導(dǎo)電率的游離氣體，它不僅對觸頭有很大的破壞作用，而且使斷開電路的時(shí)間延長。
因此，在了解開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)和工作情況之前，首先來看看其是如何產(chǎn)生和熄滅的。
電弧的形成是觸頭間中性質(zhì)子(分子和原子)被游離的過程。開關(guān)觸頭分離時(shí)，觸頭間距離很小，電場強(qiáng)度E很高(E = U/d)。當(dāng)電場強(qiáng)度超過3×10---6---V/m時(shí)，陰極表面的電子就會被電場力拉出而形成觸頭空間的自由電子。這種游離方式稱為：強(qiáng)電場發(fā)射。
從陰極表面發(fā)射出來的自由電子和觸頭間原有的少數(shù)電子，在電場力的作用下向陽極作加速運(yùn)動，途中不斷地和中性質(zhì)點(diǎn)相碰撞。只要電子的運(yùn)動速度v足夠高，電子的動能A = mv2足夠大，就可能從中性質(zhì)子中打出電子，形成自由電子和正離子。這種現(xiàn)象稱為碰撞游離。新形成的自由電子也向陽極作加速運(yùn)動，同樣地會與中性質(zhì)點(diǎn)碰撞而發(fā)生游離。碰撞游離連續(xù)進(jìn)行的結(jié)果是觸頭間充滿了電子和正離子，具有很大的電導(dǎo)；在外加電壓下，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧，電路再次被導(dǎo)通。
觸頭間電弧燃燒的間隙稱為弧隙。電弧形成后，弧隙間的高溫使陰極表面的電子獲得足夠的能量而向外發(fā)射，形成熱電場發(fā)射。同時(shí)在高溫的作用下(電弧中心部分維持的溫度可達(dá)10000℃以上)，氣體中性質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動速度增加。當(dāng)具有足夠動能的中性質(zhì)點(diǎn)相互碰撞時(shí)，將被游離而形成電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為熱游離。
隨著觸頭分開的距離增大，觸頭間的電場強(qiáng)度E逐漸減小，這時(shí)電弧的燃燒主要是依靠熱游離維持的。
在開關(guān)電器的觸頭間，發(fā)生游離過程的同時(shí)，還發(fā)生著使帶電質(zhì)點(diǎn)減少的去游離過程。

弧光放電
arc discharge


呈現(xiàn)弧狀白光并產(chǎn)生高溫的氣體放電現(xiàn)象。無論在稀薄氣體、金屬蒸氣或大氣中，當(dāng)電源功率較大，能提供足夠大的電流（幾安到幾十安），使氣體擊穿，發(fā)出強(qiáng)烈光輝，產(chǎn)生高溫（幾千到上萬度），這種氣體自持放電的形式就是弧光放電。通常產(chǎn)生弧光放電的方法是使兩電極接觸后隨即分開，因短路發(fā)熱，使陰極表面溫度陡增，產(chǎn)生熱電子發(fā)射
。熱電子發(fā)射使碰撞電離及陰極的二次電子發(fā)射急劇增加，從而使兩極間的氣體具有良好的導(dǎo)電性。弧光放電的特征是電壓不高，電流增大的兩極間電壓反而下降，有強(qiáng)烈光輝。
還有一種弧光放電叫做冷陰極弧光放電，陰極由低熔點(diǎn)材料（如汞）做成。陰極表面蒸發(fā)出的蒸氣被電離，在陰極表面附近堆積成空間正電荷層，此電荷層與陰極間極為狹窄區(qū)域內(nèi)形成的強(qiáng)電場引起場致發(fā)射，使電流劇增，產(chǎn)生電弧。
弧光放電應(yīng)用廣泛。可用作強(qiáng)光光源，在光譜分析中用作激發(fā)元素光譜的光源，在工業(yè)上用于冶煉、焊接和高熔點(diǎn)金屬的切割，在醫(yī)學(xué)上用作紫外線源（汞弧燈），等等。但是大電流電路開關(guān)斷開時(shí)產(chǎn)生的弧火極其有害，應(yīng)采取滅弧措施