最小电压原理及应用

最小电压原理是电弧的一种特性，用以表征电弧的最小能量消耗的特性。焊接电弧通常是自由电弧，其截面积可以自由变大或缩小，但是当给定电流与边界条件一定的情况下，电弧稳定燃烧时，其弧柱半径（R）或温度（T）应使弧柱电场强度（E）具有最小的数值。即

这就是最小电压原理。

弧柱区电场强度E的大小意味着电弧导电的难易。电导率与弧柱的电离度及温度有关，所以E也是弧柱温度的函数。当电流与周围条件一定时，弧柱的断面只能在保证E为最小的前提下来确定。如果电弧断面大于或小于其自动确定的断面，都会引起E的增加，也就是散失能量要增大，这就违背了最小电压原理。因为电弧直径变大，电弧与周围介质的接触面积增加，电弧向周围介质散失的热量增加，则要求电弧产生更多的热量与之平衡，因而要求IE增加，因电流一定，只有E值增加。相反，若电弧断面积小于其自动确定的断面，则电流密度增加，在较小断面里通过相同的电流，也要求更高的电场强度E，所以电弧只能确定一个能够保证E为最小值的断面直径。(www.xing528.com)

利用最小电压原理可以成功地解释电弧过程中的许多现象。例如电弧被周围介质强迫冷却时，则电弧将自动收缩其断面，使其电流密度提高，电场强度E提高，温度也提高。因为周围环境从电弧取走更多热量时，要求电弧产生更多热量补偿。产热是由IE决定的，如I不变，则E必然增加。根据最小电压原理，电弧有自动使E增加到最小限度的倾向，使在此条件下热量损失最小，所以电弧将自动收缩，减小散热面积，使此条件下E增加得最小。

最小电压原理决定着电弧各区域（弧柱、阴极区、阳极区）的电场强度E、导电断面、温度等的自行调节作用，以达到在一定条件下向外界散失的热量最小。