电弧炉内的实际起弧方法是：当两根电极与电源接通时，将两极作短时间的接触（短 路），而后分开，保持一定距离，在两极之间就会出现电弧。这是由于电极接触时，通过的短 路电流很大，而电极的接触并非理想的平面接触，实际上仅仅是某些凸起点的接触，在这些 接触地方通过大的短路电流，即电流密度很大，很快将接触处加热到较高的温度。电极分开 以后，阴极表面产生热电子发射，发射出的电子在电场作用下朝阳极方向运动，在运动中碰
撞气体的中性分子，使之电离为正离子和电子。此外电弧的高温使气体（包括金属的蒸气） 发生热电离；电场的作用也使气体电离。产生的带电质点在电场吸引下，电子飞往阳极，正 离子飞往阴极，因而使电流通过两极之间的气体。但是，电子质轻体小，到达阴极的可能性 大，电弧主要靠电子导电。在此过程中，放出大量的热和强烈的光。
电弧在气体电离时吸收能量，基本是电场供给的电能。带电质点复合时放出电离时吸 收的能量，就最终效果而言，或者使中性质点激化而发光，或者加强紊乱运动（热运动）而发 热升温=靠同时进行的电离和复合过程，电弧把电能转变成热能。
整个电弧由阴极区、阳极区以及弧柱三部分构成。
阴极区指电弧中紧靠阴极端面的气体微薄区域，厚度大约等于电子在气体中的自由程 (〜10 —6cm)。所谓阴极亮斑就是电流集中通过的小块面积，该小块面积的温度很髙，是热 电子发射最激烈的地方。阴极亮斑点是阴极端面上存在氧化物或杂质的斑点，该处逸出功 降低，容易发射热电子。阴极亮斑不时随斑点转移而转移，造成阴极亮斑的跳动现象。阴极 区的电流中主要是阴极发射的电子流，还有来自弧柱中的正离子流，前者向着弧柱运动，后 者则撞击阴极使之加热。阴极区的范围很窄，故电场强度很大，达到106V/cm,因此电子从 阴极表面逸出后就得到加速。
阳极区指电弧中紧靠阳极的区域。阳极区较阴极区宽些，但压降差不多，故阳极区的电 场强度比阴极区小。阳极上电流集中的地方也出现光亮的斑点，称为阳极斑点。
弧柱指介于阴极区和阳极区中间的区域。由于阴极区和阳极区都极薄，电弧长度近似 等于电极间距。沿弧柱长度上带电质点分布均勻，故沿长度方向上的电位降也是均勻的。
电弧中三个区域产生的热量都是电能转变的，但是机理不同，温度也不同。
阴极区热能的产生是由于正离子碰撞到阴极上，给出自己的位能（电离功）和动能，转化 为热能=此外，电流通过阴极区克服阴极区压降也产生热能。所产生的热能用于电子的逸 出功（电子发射所必须消耗的能量）、阴极蒸发和熔化所需热能以及因辐射与传导所损失的 热能。
阳极区热能来源于电子撞击阳极时交出自己的全部动能和位能（逸出功）转化为热能。 与阴极区比较，阳极区不支付电子的逸出功，故阳极区产生的热量较多，温度高于阴极区。 这就是直流电弧炉以熔池炉料作为阳极的缘故。
对于一般的炭质电极，阴极亮斑温度为3000~40001C ;大电流电弧温度较高，阳极斑点 约为4900T。
弧柱中热能的产生基本是由于带电质点复合所放出的能量。气体(包括金属蒸气）分子 或原子最初吸收电能而电离成正负离子和电子，后来正离子捕获电子正负离子复合成中性 分子，又放出相当于电离功的热和光。在常压和绝热条件下，弧柱中单位体积产生热量的多 少以及所达到的最高温度，取决于气体电离功的大小，弧柱最高温度TZ(K)与电离电位V,. 的关系
TZ = 810V,
炼钢炉中电弧的气体中，除空气外尚有金属和碳的蒸气，综合电离电位6~10V,故理论 上弧柱的最高温度可达5000〜8000K。
弧柱实际温度较低，因为向其他物体传热。弧柱热在熔化热中所占比例视炉型而不同。 炼钢电弧炉中，电弧热基本是弧柱热。对于真空自耗炉，电弧各区产生的热量对熔化金属的
热量比例为：阳极区占42%，阴极区占38%,弧柱区占20%。
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