1. Khỏi niệm chung về hồ quang điện
Bỡnh thường thỡ chất khớ là mụi trường cỏch điện rất tốt, nhưng nếu giữa 2 điện cực cú 1 điện trường đủ lớn thỡ chất khớ cú thể dẫn điện, thậm chớ cú thể dẫn được dũng điện lớn. Khi sự phúng điện trong chất khớ đạt mật độ dũng điện lớn (100 đến 1000A/mm2), nhiệt độ cao và kốm theo ỏnh sỏng mạnh gọi là hồ quang điện. Đõy là 1 quỏ trỡnh điện - nhiệt phức tạp và cú liờn quan mật thiết với nhau.
Hồ quang điện được sử dụng trong quỏ trỡnh hàn điện, lũ hồ quang... Trong cỏc thiết bị điện đúng cắt thỡ hồ quang điện lại là điều khụng mong muốn nờn cần giảm hồ quang đến mức tối thiểu.
2. Quỏ trỡnh ion hoỏ
Đõy là quỏ trỡnh tạo ra cỏc điện tử tự do và cỏc ion trong chất khớ dưới tỏc dụng của ỏnh sỏng, nhiệt độ, điện trường hoặc do va đập...
Cỏc dạng ion hoỏ gồm cú: Tự phỏt xạ điện tử, phỏt xạ nhiệt điện tử, ion hoỏ do va chạm, ion hoỏ do nhiệt.
Tự phỏt xạ điện tử xảy ra khi cú 1 điện trường đủ mạnh làm cho cỏc điện tử tự do cú đủ năng lượng để bứt ra khỏi điện cực. Do đú quỏ trỡnh này phụ thuộc vào cường độ điện trường và vật liệu làm điện cực.
Phỏt xạ nhiệt điện tử xảy ra khi nhiệt độ của catốt cao, cỏc điện tử tự do ở đú cú động năng lớn và cú thể thoỏt ra khỏi bề mặt catốt để tạo thành dũng điện. Quỏ trỡnh này phụ thuộc vào nhiệt độ và vật liệu làm điện cực.
Ion hoỏ do va chạm: Dưới tỏc dụng của điện trường lớn, cỏc điện tử, ion tự do sẽ chuyển động với vận tốc lớn đủ để bắn phỏ cỏc phõn tử trung hoà để tạo ra cỏc ion
õm và dương mới. Quỏ trỡnh này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ điện trường, mật độ cỏc phần tử, lực liờn kết phõn tử, khối lượng phõn tử...
Ion hoỏ do nhiệt độ cao: Khi chất khớ cú nhiệt độ cao làm chỳng chuyển động mạnh và dễ va chạm để tạo thành cỏc ion mới. Quỏ trỡnh này phụ thuộc vào nhiệt độ vựng hồ quang, mật độ cỏc phần tử khớ và đặc tớnh chất khớ.
3. Quỏ trỡnh phản ion
Quỏ trỡnh phản ion là quỏ trỡnh làm giảm số lượng ion trong vựng hồ quang do hiện tượng tỏi hợp và khuếch tỏn.
Tỏi hợp: là hiện tượng cỏc hạt mang điện trỏi dấu va chạm nhau, trao đổi cỏc điện tử tự do cho nhau để tạo thành cỏc phần tử trung hoà. Sự tỏi hợp phụ thuộc vào đặc tớnh chất khớ, ỏp suất, nhiệt dộ, mật độ cỏc ion trong vựng hồ quang.
Khuếch tỏn là hiện tượng di chuyển cỏc ion ở vựng cú mật độ cao tới vựng cú mật độ thấp làm giảm số lượng ion trong vựng hồ quang. Hiện tượng khuếch tỏn tăng khi bỏn kớnh thõn hồ quang giảm, vận tốc và số lượng ion trong vựng hồ quang tăng.
Thực tế khi hồ quang xảy ra thỡ tồn tại song song 2 quỏ trỡnh ion hoỏ và phản ion. Quỏ trỡnh ion hoỏ mạnh hơn thỡ hồ quang sẽ phỏt sinh và phỏt triển. Quỏ trỡnh phản ion mạnh hơn thỡ hồ quang suy giảm và tắt. Nếu 2 quỏ trỡnh này cõn bằng thỡ hồ quang sẽ chỏy ổn định.