Дуговий розряд виникає внаслідок активного випромінювання термоелектронів нагрітим катодом. Електрони набирають швидкість завдяки електричному полю і ініціюють каскадну іонізацію молекул газу,  через що електричний опір газової ділянки між електродами стає зниженим. 

Під час зростання інтенсивності струму дугового розряду провідність газової ділянки настільки підсилюється, що напруга між електродами дуги зменшується (негативна вольт-амперна характеристика). Температура катода (при атмосферному тиску) сягає 3 000 °C. Електронне бомбардування анода формує в ньому углиблення — кратер дуги  з температурою близько 4 000 °C (при тиску 760 мм рт. ст.). Температура газу в каналі дуги досягає 5 000-6 000 °C.

Дуговий розряд використовується для створення синтетичних матеріалів, таких як вуглецеві нанотрубки, за допомогою процесу, відомого як хімічне осадження з газової фази (CVD). Цей процес включає розщеплення газів під дією електричної дуги, що дозволяє атомам вуглецю утворювати різноманітні структури. Точне керування дуговим розрядом дозволяє синтезувати матеріали зі специфічними властивостями для використання в електроніці, композитних матеріалах та інших високотехнологічних застосуваннях.

Дуговий розряд також застосовується у методах очищення стічних вод, зокрема у плазмовій обробці стічних вод. Плазма високої енергії, створена дуговим розрядом, може розкладати токсичні речовини та органічні забруднювачі у воді, перетворюючи їх на менш шкідливі або нейтральні сполуки. Це дозволяє очищати воду від забруднюючих речовин, які важко видалити за допомогою традиційних методів.

Загалом, дослідження дугового розряду продовжують відкривати нові можливості його застосування та вдосконалювати вже існуючі технології. Інженери та науковці працюють над розширенням можливостей контролювати дуговий розряд для досягнення більшої ефективності та точності, а також над зниженням енерговитрат та впливу на навколишнє середовище.

У сфері очищення стічних вод, наприклад, плазмові технології можуть стати альтернативою хімічним методам обробки, які часто є дорожчими і можуть залишати шкідливі побічні продукти. Через свою високу енергетичну ефективність і здатність руйнувати складні органічні молекули, дуговий розряд має потенціал стати ключовим елементом в системах очищення води майбутнього.

В Україні вивчення та застосування дугового розряду мають важливе значення. Українські наукові інститути та університети проводять дослідження у цій галузі, спрямовані на покращення промислових технологій. Історично Україна має сильні традиції в галузі металургії та машинобудування, де дугове зварювання відіграє ключову роль.

Науковці з України співпрацюють із міжнародними дослідницькими групами, щоб розробляти новітні технології зварювання та нові матеріали, а також для зменшення впливу промислових процесів на навколишнє середовище. Також в Україні діє ряд інженерних компаній, які спеціалізуються на розробці та постачанні зварювального обладнання, включаючи дугові зварювальні апарати, які використовуються як на внутрішньому ринку, так і для експорту.

Ось деякі з них:

• Патон Пілот Плант - Інститут електрозварювання імені Є.О. Патона НАН України, відомий своїми розробками в галузі зварювання та зварювального обладнання.

• "Сварог Вест Груп" - компанія, яка пропонує широкий асортимент зварювального обладнання, включаючи інверторні зварювальні апарати.

• "КЗЕСО" - Каховський завод електрозварювального обладнання, що виробляє зварювальні агрегати та устаткування для різних промислових потреб.

• "Велтек" - компанія, яка постачає професійне зварювальне устаткування, зокрема, апарати для аргонодугового зварювання.

• "Електромаш" - виробник зварювального обладнання, який також постачає продукцію за кордон.