Почему при растяжении вольтовой дуги растёт ток?

При растягивании вольтовой дуги её длина увеличивается, сопротивление растёт, а падение напряжения сдвигается вверх по вольт-амперной характеристике. Если источник питания держит напряжение постоянным, ток потребления автоматически возрастает — это саморегулирование электрической дуги. В итоге дуга стабилизируется, несмотря на удлинение, благодаря усиленной ионизации и нагреву плазмы.

---

Содержание

• [Что такое вольтова дуга
• [Вольт-амперная характеристика дуги
• [Почему ток растёт при растяжении дуги
• [Саморегулирование и физика процесса
• [Практические последствия в сварке
• [Источники
• [Заключение

---

Что такое вольтова дуга

Вольтова дуга — это электрическая дуга, открытая в 1802 году Василием Петровым, петербургским профессором. Она представляет собой проводящий канал плазмы между электродами, где температура достигает тысяч градусов. Почему она горит? Благодаря термоэлектронной эмиссии: нагретый катод испускает электроны, воздух ионизируется, и ток течёт устойчиво.

В повседневности вольтову дугу часто путают с сварочной, но суть одна — дуговой разряд. Её свойства зависят от тока, напряжения и длины. Короткая дуга компактна, но как только вы её растягиваете, всё меняется. Длина L напрямую влияет на поведение: растяжение дуги увеличивает путь для носителей заряда. И вот вопрос: что происходит с током?

Официальное описание явления подчёркивает, что при удлинении дуги сопротивление растёт линейно — примерно 10–30 В на см.

---

Вольт-амперная характеристика дуги

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) дуги — ключ к пониманию. График U(I) показывает: при постоянной длине дуги напряжение почти стабильно в рабочем диапазоне, но с нелинейными участками. Растягиваете дугу? Вся кривая сдвигается вправо и вверх. Для того же тока нужно больше напряжения.

Представьте: короткая дуга — низкое U. Увеличиваете L — сопротивление R_дуга = U/I растёт. Если источник жёсткий по напряжению (U const), ток I = U/R взлетает. Почему нелинейно? С ростом тока температура плазмы вздувается, ионизация усиливается, число свободных электронов и ионов множится — проводимость прыгает вверх.

Подробный анализ ВАХ подтверждает: сдвиг вправо при росте L ведёт к автоматическому увеличению силы тока сварочной дуги.

А в дуге постоянного тока? Сопротивление падает круче, чем растёт ток, — эффект усиливается.

---

Почему ток растёт при растяжении дуги

Вот в чём суть: растяжение дуги удлиняет плазменный канал. Электроны и ионы проходят больший путь, сталкиваясь чаще, — сопротивление взлетает. Но плазма нагревается сильнее! Температура в стволе дуги растёт, степень ионизации подскакивает, плотность зарядов увеличивается.

Результат? Хотя общее падение напряжения ΔU ≈ k·L (k=10–30 В/см), сопротивление падает быстрее, чем вы ожидаете. Ток потребления растёт, чтобы поддержать горение. Если ток не вырастет — дуга погаснет.

Бьёт ключом саморегулирование. В сварке это спасает: сварщик чуть отодвинул электрод — ток подскочил, дуга не прервалась. Studfile объясняет физику: при l2 > l1 кривая U(I) выше, ток компенсирует.

Коротко: длина ↑ → R ↑ → но T ↑ → проводимость ↑ → I ↑. Логично?

---

Саморегулирование и физика процесса

Саморегулирование — магия дуги. Источник с высоким ККД (коэффициент хХ) держит U стабильным. Растягиваете — R растёт, I падает momentarily, но нагрев усиливает эмиссию, ионизация взрывается — R падает, I возвращается и превышает.

В дуге переменного тока сложнее: гашение проще из-за переходов через ноль. Постоянный ток? Труднее погасить, ток держится упорнее.

TMElectro детализирует: в длинной дуге плотный поток частиц снижает R с ростом I. Плюс магнитное поле дуги сжимает канал — плазма стабилизируется.

Опасно ли? Абсолютно. Энергия электрической дуги может ожогом кончить, температура 5000–30000°С. Защита от электрической дуги обязательна.

А в теории? Формула проста: $R_\text{дуга} = \frac{U}{I}$, но U растёт линейно с L, I — нелинейно.

---

Практические последствия в сварке

В ручной дуговой сварке это на вес золота. Увеличили зазор — ток вырос, дуга не дергается. Но перебор? Перегрев ванны, порча шва. Регулируйте ток 100–300 А, напряжение 20–36 В.

Сварби советует: аппараты авторегулируются, ток подстраивается под длину. В дуговом разряде для плазмы — то же: растяжение → ток ↑ для стабильности.

В выключателях? Дуга при размыкании растягивается, ток взлетает — нужны гашения (масло, SF6). ElectricalSchool описывает.

Википедия суммирует: низкое падение в катоде (5–15 В), но общее растёт с L.

Практика учит: следите за длиной, чтобы ток не ушёл в космос.

---

Источники

1. Rudetrans: Сварочная дуга. Характеристика сварочной дуги
2. Studfile: Дуга постоянного тока
3. PanPWR: Явление электрической дуги
4. TMElectro: Электрическая дуга: свойства, ВАХ
5. ElectricalSchool: Процесс образования электрической дуги
6. Svarbi: Параметры режима ручной дуговой сварки
7. Википедия: Электрическая дуга

---

Заключение

Растяжение вольтовой дуги увеличивает ток потребления из-за роста сопротивления и последующего саморегулирования: нагрев усиливает ионизацию, проводимость взлетает. Это стабилизирует дуговой разряд, но требует контроля — от сварки до защиты от термических рисков электрической дуги. Главный takeaway: понимайте ВАХ, и дуга станет союзником, а не врагом. В 2026 году это базис для любой работы с высоким током.