结构推理 电弧是如何形成的?又是如何熄灭的?
【正确答案】电弧形成的机理  断开电路时触头间的电弧并非突然出现,而是经过了强电场发射一碰撞游离一热电发射一热游离四个连续物理的过程。当开关断开电路时,触头便成了一对移动的电极、触头之间便形成电场,触头间隙电压越高、距离越小则电场强度也越大。在触头分开的瞬间,因间隙很小而使电场强度很大,在电场力作用下,阴极触头表面的电子遂被拉出金属表面,这就是强电场发射现象。问隙中存在电子和负离子(由电子附着在中性分子上所致)是形成电弧的祸因。这些电子和负离子在电场力作用下,以极高速度奔向阳极触头,沿途产生碰撞游离,并出现链锁反应,使带电粒子越来越多,造成了气体放电现象,于是产生电弧。此时,弧道中温度并不很高,又因触头行程不断分开,间隙不断增大,而使电场强度下降,电场力亦随之下降,故强电场发射和碰撞游离作用都因触头分开而迅速减弱。同时靠近阴极表面附近出现大量的电子和负离子以后,亦会产生负空间电荷的作用,进一步阻碍阴极表面的电子继续逸出,甚至将刚逸出的电子拉回金属表面,使弧道的游离作用难以维持,电弧便由此而熄灭。然而,往往由于阴极斑的热电发射作用,而使得电弧重燃(当电弧形成之隙,弧道中动能较大的正离子流撞击阴极触头表面,使之产生白热化的炽热点,称为阴极斑),大量的自由电子在热运动作用下,遂从阴极斑发射到弧道空间,结果使弧道游离进一步得到加强,导致电弧的重燃。弧道中电弧继续燃烧后便产生弧道高温,使弧道表面温度达3000~4000℃,而在弧道中心可达8000~10000℃。正是由于弧道的高温便引起热游离作用,使触头间隙中气体发生剧烈的热碰撞(布朗运动),全部气体都游离为正、负离子,而维持了电弧的稳定燃烧。由此可见,引起弧道游离作用的原因是强电场发射和热电发射,产生电弧是由于碰撞游离,而维持电弧是由于热游离。
   电弧的熄灭与弧道游离的同时,也存在着另一种相反的物理过程,即弧道的去游离作用。
   因弧道空间存在着大量的正、负离子,距离又非常接近,由于电场力有同性相斥、异性相吸的性质,大量带电粒子或者是相吸而复合中和、或者是相斥而四周扩散,使原有弧道去游离,从而可导致电弧的熄灭。触头间电压愈低,温度愈低,复合作用也愈强;弧道与周围介质的温度差和离子浓度差越大,则扩散作用也越快。复合和扩散是相辅相成的:复合作用愈强,则造成的温度差和浓度差也愈大.愈有利于扩散;而扩散作用越强,离开弧道的高温区越远,越有利于正、负离子复合成为中性的质点。而这些作用的大小又与绝缘介质的物理性能有关。不同的绝缘介质强度有着不同的去游离作用能力。去游离作用的结果,意味着绝缘介质强度的恢复。所以,弧道中始终存在着游离和去游离这两种作用过程,前者造成介质绝缘强度的下降,导致电弧燃烧,后者促使介质绝缘强度的恢复,导致电弧熄灭。
【答案解析】