Г) навколоанодна область

Потік електронів із стовпа дуги направляється до позитивного електрода – анода. Анод при дуговому розряді не випромінює позитивних іонів, які б могли нейтралізувати електрони. Тому поблизу анода утворюється негативний об’ємний розряд, що і викликає появу навколоанодного падіння напруги і підвищення напруженості електричного поля. Величина анодної напруги залежить від температури анода, роду металу, струму і складає від 5 до 10 В. Електрони розганяються в полі, що утворене негативним об’ємним зарядом і анодом. Енергія, набута електронами, віддається аноду. Завдяки великій енергії електронів анод нагрівається до високої температури, що, як правило, вища за температуру катода. Потужний потік електронів вибиває з анода електрони, які також беруть участь у створенні негативного об’ємного заряду.

Дослідження показали, що висока температура анода і навколоанодна область суттєво не впливають на виникнення і умови існування дугового розряду. Задача анода зводиться до прийому електронного потоку з дугового стовпа. Для дуги високого струму анодна напруга настільки мала, що нею можна знехтувати. Розподіл напруги, напруженість електричного поля (градієнта) E=dU/dx і d²U/dx², пропорційні об’ємному заряду s в дузі, подані на рис.1.

Падіння напруги біля катода становить 10-20 В. Ця величина залежить від матеріалу катода і властивостей газу, в якому горить дуга.

Навколокатодне падіння напруги дещо менше потенціалу іонізації газу за рахунок наявності в навколокатодному просторі парів металу катода, в яких потенціал іонізації значно менший.

В області дугового стовпа позитивні й негативні об’ємні заряди зрівноважують один одного і результуючий заряд дорівнює нулю. Градієнт напруги на дузі залишається постійним. Для дуги, що вільно горить в повітрі, цей градієнт становить (2-3)×10³ В/м. анодне падіння напруги становить 5-10 В. При високих струмах анодна напруга зменшується, тоді , як навколокатодна напруга залишається постійною.

У деяких апаратах НВА довжина дуги невелика. Падіння напруги на дузі мале порівняно з сумою падіння біля катода і анода. Такі дуги називають короткими. У короткій дузі умови гасіння значною мірою визначаються процесами, що відбуваються біля електродів. Тут велику роль відіграє відведення тепла від дуги електродами.

В апаратах високої напруги падіння напруги на стовпі дуги значно більше, ніж одноелектродне падіння напруги. Такі дуги називають довгими. При розгляді довгих дуг падінням напруги біля електродів можна знехтувати.