自由电弧是两个电极之间的气体导体，它可以自由扩大和缩小其导电断面。在给定的电流和边界条件下，电弧稳定燃烧时，其导电区的半径(或温度)应使电弧的电位梯度具有最小值，即是该电弧具有保持最小能量消耗的特性。也可以说在固定弧长上的电压为最小，亦称最小电压原理。

最小电压原理：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保证电弧的电场强度具有最小的数值，即在固定弧长上的电压最小，这意味着电弧总是保持最小的能量消耗。