在电弧炉中，一般由以下几方面原因引起气体电离：
(1) 阴极发射电子所引起的碰撞电离。阴极因高温发射出来的热电子，在飞往阳极的途 中，与气体分子相碰撞，使分子获得电离功而离解为正离子和电子，即中性分子变为带电的 质点3 .
(2) 热电离。在高温条件下，气体分子具有很大的动能，相互碰撞时，使分子获得能量而 电离，称热电离。气体热电离方程为

式中，x为热电离所引起的气体电离度（已电离的分子数与原有全部分子数的比例）；T 为气体的温度，K; V,为气体的电离电位，V。
该式说明，气体的热电离随着绝对温度的升高而增大，由此式可求出其中气体在一定温 度下的热电离度。
(3) 光电离。原子吸收光线照射的能量，也有可能被激发至电离状态。但一般情况下， 光电离不是气体电离的主要方式。
(4) 电场引起的气体电离。在电场作用下，气体中电离出来的正离子、电子或负离子等 带电质点，分别向正、负两极运动，并受到电场力的加速，动能增大，它们碰撞气体分子时，使 分子电离,生成新的带电质点。这些新的带电质点同样受到电场力的加速作用分别向两极 运动，在运动过程中碰撞气体分子,又引起新的电离。这称之为连锁电离过程。
电场所引起的电离度，主要取决于电场强度以及质点的自由程。电场强度越大，电场力 对带电质点所做的功越多，质点的动能越大，碰撞所引起的电离度就越高。自由程又与气体 的密度以及带电质点本身的体积有关。密度稀则自由程大，故气体在真空条件下电场引起 的电离度较高。电子的体积远远小于离子，自由程较长，更容易使分子或原子电离。就是 说，电场引起的气体电离中，电子起主要作用。
应指明一点，在电弧中，一方面存在气体中性分子不断离解为正离子和电子的电离过 程，另一方面又存在正离子捕获电子而复合成中性分子的复合过程。在一定条件下，这两个 过程将达到动态平衡，保持一定的电离度。