矿热炉中的电弧现象:电弧生成机理电弧是气体导电形成的。通常气体由中性原子和分子组成，不导电。但当气体中某些组分在外界条件作用下发生电离，气体便具备导电能力。在两电极之问施加一定的电压就可使气体电离，随电离程度增加，导电粒子数量迅速增加，电极间气体被击穿而形成导电通道，即生成电弧。击穿电压与气体压力和放电间隙大小有关。
电弧柱中气体电离起因于阴极斑点的热电子发射，这些斑点是电极达到白热状态的区域，由于电子的动能大于阴极材料的逸出功值，就能向四周空间发射电子。在电场作用下电子向阳极加速运动，在靠近阳极的区域内获得很大的动能，所以当它们和气体分子及原子碰撞时，足以使后者电离。同时，电弧的高温使气体分子平均动能增大，气体分子不断碰撞也产生热电离。电流的迁移是由电子趋向阳极和正离子趋向阴极的运动造成的，两者相比，电子的迁移率远远超过正离子。抵达阳极的电子释放出它们的动能，使阳极产生大量的热，故阳极的温度远高于阴极。
在电弧柱中同时存在着和电离相反的过程——消电离，包括带正、负电荷的质点相遇后的中和和离子在温度、压力梯度作用下向周围空间的扩散。显然，单位时间内进入电弧的电子数目和形成的离子数目等于由于中和和扩散所消失的电荷数目。中和过程往往在限定气体容积的表面上进行，因此中和速率反比于电弧的截面积。扩散速率则正比于电极直径。电弧周围介质的温度及传热条件、气体种类、电极材料等对电弧电离和消电离过程有决定性的影响。环境温度越高，散热条件越差，电极材料熔点越高，电离条件将越好，电弧燃烧越稳定。另一方面，在环境条件和电极材料都相同时，电弧的截面积正比于电弧的电流，因此电流越大，消电离速率越小，电弧燃烧越稳定。
电弧弧光波长在360～560nm之间，电弧电子浓度为4×1016cnl～，电弧温度可达9727℃。电炉中传热条件不同时，电极表面和电弧柱的温度亦不同。对于石墨，阴极为3227。C，阳极为3927℃；对于钢，阴极为2127℃，阳极为2327℃；电弧柱温度可在2727～19727℃之间。硅铁电炉中电弧电流密度可达900A／cm2，电弧表面温度约3950cC。
