Электрическая дуга — физическое явление, один из видов электрического
разряда в газе.
Электрическая дуга между двумя электродами в воздухе при атмосферном
давлении образуется следующим образом.
В штативе закрепляют два угольных стержня заострёнными концами друг к
другу и присоединяют к источнику тока. Угли приводят в соприкосновение, а
затем слегка раздвигают. При увеличении напряжения между двумя
электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает
электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от
расстояния между электродами и других факторов. Потенциал ионизации
первого электрона атомов металлов составляет приблизительно 4,5—5 В, а
напряжение дугообразования — в два раза больше (9—10 В). Требуется
затратить энергию на выход электрона из атома металла одного электрода и на
ионизацию атома второго электрода. Процесс приводит к образованию плазмы
между электродами и горению дуги.
Электрическая дуга состоит из катодной и анодной областей, столба дуги,
переходных областей. Толщина анодной области составляет 0,001 мм,
катодной области — около 0,0001 мм.
Температура в анодной области при сварке плавящимся электродом составляет
около 2500…4000°C, температура в столбе дуги — от 7000 до 18000°C, в
области катода — 9000—12000°C. Положительный уголь (катод), имея более
высокую температуру, сгорает быстрее, и в нём образуется углубление —
положительный кратер.
В ряде устройств явление электрической дуги является вредным. Это в первую
очередь контактные коммутационные устройства, используемые в
электроснабжении и электроприводе: высоковольтные выключатели,
автоматические выключатели, контакторы, секционные изоляторы на
контактной сети электрифицированных железных дорог и городского
электротранспорта. При отключении нагрузок вышеуказанными аппаратами
между размыкающимися контактами возникает дуга.