电弧一点也不稀奇，电焊、雷电都和电弧有关，甚至连日光灯的辉光放电也和电弧有点联系，须知辉光放电是电弧放电的最开头形式。

直流电弧相对稳定，而交流电弧在电弧电流过零时会熄灭之后重燃，可见交流电弧的灭弧相对直流电弧会容易一些。

负载的阻性、感性和容性特性对交流电弧也有影响。相对阻性电弧，感性电弧熄灭时会产生过电压，对线路和用电设备产生伤害。可见，抑制开断过电压也是线路元器件配套的重要措施之一。

以下我们稍加深入地对电弧来一番讨论。

1.从电弧的伏安特性谈起

与研究电阻的特性类似，研究电弧也要从它的伏安特性开始。

图1：电弧

所谓伏安特性，指的是元器件两端的电压相对电流的变化规律。对于电阻，伏安特性的核心就是欧姆定律，那么直流电弧的伏安特性是什么样子的？

（1）直流电弧的伏安特性及稳定点

我们看下图：

图2：直流电弧的伏安特性曲线

图2左图是直流电路。当开关电器K的触头打开时，触头间出现电弧。根据基尔霍夫第二定律KVL，我们列写电路方程： E=IR+LdIdt+UhE=IR+L\frac{dI}{dt}+U_h 。式子中等号右边第二项是电感L产生的反向电动势。从上式中移项后得到：

LdIdt=E−IR−UhL\frac{dI}{dt}=E-IR-U_h ，式1

如果图2的开关K原先就是打开的，则电流等于零，此时K两端的电压就是电源电动势E，见图2伏安特性纵坐标上的E点；如果开关K原先是闭合的，则开关两端的电压等于零，而电流则等于E/R，见图2伏安特性横坐标的E/R点。我们把这两点用直线连接起来，这条线叫做直流负载线。

当图2电器触头K在打开前瞬间，由于触头表面不平，最后的接触点是一个点，其电流密度很大，接触点处的温度剧烈增加，甚至熔融蒸发。当触头断开瞬间，由于触头间距d很小，触头间的电场强度E=U/d很大，电子从阴极逸出并被电场加速轰击阳极，同时在触头间隙中冲击正常气体粒子，造成气体电离。阳离子轰击阴极，而电子则轰击阳极。如果电子的数量足够多，则上述作用越来越强，直流电弧就此出现。

容易想到，当流过直流电弧的电流I较小时，电弧的温度较低，电弧直径较小，电弧等效电阻较大，电弧电压Uh也较高。当流过直流电弧的电流I越来越大时，电弧温度越来越高，电弧直径亦越来越大，电弧等效电阻越来越低，电弧电压也越来越低。可见电弧的伏安特性曲线是一条向右下方弯曲的弧线，见图2的黄色线。

我们在电弧伏安特性曲线上取两点，例如图2中的1点和2点，则有：

Rhd=Uh2−Uh1I2−I1<0R_{hd}=\frac{U_{h2}-U_{h1}}{I_2-I_1}<0

上式中的Rhd叫做电弧的动态电阻。我们由此看到，电弧的动态电阻小于零，这种特性叫做负阻特性。对照电阻的伏安特性曲线，我们会发现电阻具有正阻特性。

图3：电阻与直流电弧的伏安特性曲线对比

图4：电阻具有正阻特性

结合图3和图4，我们看到电阻的动态电阻具有正阻特性，电阻的动态电阻就是它的电阻阻值。电弧具有负阻特性，且电弧的动态电阻与电弧等效电阻不同。

当直流电弧稳定后（指直流电弧的电流不再变化，直流电弧的温度、电压和等效电阻都是稳定的），它既要位于伏安特性曲线上，而外电路必须满足直流负载线的要求，可见直流电弧只能位于伏安特性曲线与直流负载线的交点1点或者交点2上。这两点哪个是真正的稳定点？

图5：点1和点2哪个是直流电弧的真正稳定点？

1）在图5点1的左侧和点2的右侧，直流负载线的高度低于电弧伏安特性曲线的高度，我们由： E−IR−Uh<0E-IR-U_h<0 可推出 LdIdt<0L\frac{dI}{dt}<0 ，故在在点1的左侧和点2的右侧，电流I随着时间的变化不断地减小。

2）在图5点1的右侧和点2的左侧，直流负载线的高度高于电弧伏安特性曲线的高度，我们由： E−IR−Uh>0E-IR-U_h>0 可推出 LdIdt>0L\frac{dI}{dt}>0 ，故在在点1的右侧和点2的左侧，电流I随着时间的变化不断地增大。

综合起来，图5点1中一旦电流减小就会持续减小直至电弧熄灭，而一旦增大就会持续增大直至到达点2，可见点1不是真正的稳定点。在点2，电流增大后会自动减小并返回点2，而电流减小后又会自动增大并返回点2，可见点2是真正的稳定点。如果我们要熄灭直流电弧，就要消除点2。

为了消除点2，可以采取增大电阻R，使得直流负载线在横坐标上的截距向左移动到M点，从而脱离电弧伏安特性曲线。也可以采取拉长电弧的弧长，使得电弧伏安特性曲线向上抬升，脱离直流负载线。还可以采取吹弧降温和灭弧栅降温等措施。限于篇幅，这里不做介绍。

（2）交流电弧的伏安特性

我们看下图：

图6：交流电弧的伏安特性之一

我们知道交流电会周期性地过零。对于交流电弧来说，它的最基本特点就是存在过零熄灭以及过零后重燃这个特性。在专业术语中，把交流电弧即将过零时熄灭到过零后重燃这段时间叫做零休时刻。

我们看下图：

图7：交流电弧的伏安特性之二

我写过一个帖子，专门讨论交流电弧的伏安特性，如下：

电弧电压与相电压的区别联系，如何计算电弧电压？61 赞同 · 7 评论回答

通过阅读链接帖子，我们认识到交流电弧的熄灭条件：

Ujf>UhfU_{jf}>U_{hf} ，式2

这里的Ujf是零休期间的弧隙介质恢复强度，而Uhf是过零后电压恢复强度。当且仅当介质恢复强度大于电压恢复强度，交流电弧才会熄灭。

这是交流电弧的最主要特征之一。

有了这些知识，我们就可以回答题主的问题了。

2.交流电弧有哪些特点？

特点之一：如果交流电的有效值（电压有效值及电流有效值）与直流电（电压及电流）相同，则直流电弧的稳定性高于交流电弧，直流电弧的温度亦高于交流电弧

这是因为交流电弧的零休所致。

图8：我在实验室拍摄的交流电弧波形图

这就是用直流焊机焊接钢材时的效果比交流焊机更好之原因。

图9：电焊的电弧

特点之二：交流电弧过零后存在近阴极效应，它产生的限流作用是低压电器的典型特征

我们看下图：

图10：交流电弧的近阴极效应

图10中上图的左侧电极为阳极，右侧电极为阴极。阳极发射阳离子，而阴极则发射电子。由于电子比阳离子的质量小很多，它运动当然也快得多，于是在阳极附近积累了大量的阳离子。

再看图10的下图，当电弧电流过零后熄灭，接着阳极变成了新阴极，而阴极则变成新阳极。此时电子想从新阴极中发射出来，则必须克服残留的阳离子构成的一堵墙。这种效应叫做近阴极效应。

阳离子构成的墙非常薄，只有十分之几微米厚，所以阻挡的作用有限。

对于短弧，近阴极效应能起作用，但对于长弧，近阴极效应不起作用。由于低压电器一般都是短弧，而高压电器一般都是长弧，所以近阴极效应仅仅对低压电器产生的短弧有效，对高压电器产生的长弧无效。