一、电弧力的电磁收缩力
由电工学可知，在两个相距不远的平行导体中通过同方向电流时，将产生相互吸引力，这个力称为电磁力。同理，在一个导体中通过电流时，可以把这个电流看成是由无效条方向相同的电流线组成，在这些电流线之间也会产生相互吸引的电磁力。这个力对于固态导体中仅与弹性应变力相平衡，不会产生太大影响；如果是流体导体中(如气体、液体)，则电磁力将会使导体变形产生收缩，如图1所示，此时的电磁力F1、F2称为电磁收缩力。如果这个导体是圆柱体，并且电流线分布均匀。则这个导体每个截面上的收缩力都是相等的，实际上，在焊接中由于两电极尺寸相差悬殊，通常焊条(焊丝)的直径很小而工件的尺寸很大，电弧在焊条(焊丝)上将受到电极尺寸的限制，而在工件上可以自由扩展，所以焊接电弧不是一个圆柱体，而可以抽象为一个截面不断变化的圆锥体(图2)。在这个圆锥体中，任意一点A的坐标是(L，φ)。当电流均匀分布时，A点受到的电磁收缩力为
从式（1-1）可知，A点的电磁收缩力与电流的平方成正比，与距离的平方成反比，且与θ与φ有角有关。因此，可根据该公式绘出在一定条件下电弧中电磁收缩力的等压力曲线(图3)。由图3可以看出，在圆锥形电弧中每个截面上的电磁收缩力是不一样的，截面小的电磁收缩力大，而截面大的电磁收缩力小。由于这种压力差的存在，就会产生一个由小截面(焊条或焊丝)指向大截面(工件》的推力，这个推力称为电弧静压力。由于这个静压力在电弧中心最大，而在电弧的边缘较小，因此使熔池的液态金属表面凹陷形成如图4(a)所示的熔深。
二、电弧力的等离子流力
等离子体是一种高度电离的电中性气体。在电弧导电中，由于电弧中心部分温度高，电流密度大，这里的气体处于高电离状态，形成了电弧等离子体。如前所述，由于电弧导电截面的变化，形成了由焊条指向工件的推力。当电弧电流比较大时，这个推力将推动电弧等离子体由焊条向工件运动。这样在电弧中将形成一股高速流动的气体，称为等离子流，如图5所示。为了保持流动的连续，外部的冷气流将从电极端部C区进行补充。这些冷气流进入电极后迅速被加热、电离后受推动力的作用从A区冲向B区。这部分等离子流的运动速度很高，可以达到每秒数百米(图6)。这部分高速运动的物质将对熔池产生较大的压力，称为等离子流力，又称为电弧动压力。等离子流力的分布与等离子流速度分布相对应，在电弧中心线上压力最大，而且分布区间较小。这种较强的等离子流力是形成如图4(b)所示的指状熔深的一个重要原因。
