Подскажите пожалуйста как возникла сварочная дуга? Или где найти развернутый материал на эту тему?

Проще всего не полениться и написать запрос "сварочная дуга" в поисковике. ГУГЛ, к примеру дает более 50 тыс. ссылок. А далее просто выбрать лучшее.
---------------
Сварочной дугой называют мощный, длительно существующий электрический разряд между находящимися под напряжением электродами в смеси газов и паров. Дуга характеризуется высокой температурой и большой плотностью тока. Сварочная дуга как потребитель энергии и источник питания дуги (сварочный трансформатор, генератор или выпрямитель) образует взаимно связанную энергетическую систему. Различают два режима работы этой системы: 1) статический, когда величины напряжения и тока в системе в течение достаточно длительного времени не изменяются; 2) переходной (динамический), когда величины напряжения и тока в системе непрерывно изменяются. Однако во всех случаях режим горения сварочной дуги определяется током (IД), напряжением (UД), величиной промежутка между электродами (так называемым дуговым промежутком) и связью между ними.
http://www.welding.su/articles/arcwelding/arcwelding_192.html
-------------------------
Сварочные свойства дуги
Основные показатели процесса дуговой сварки
Основные показатели процесса дуговой сварки
Источники питания сварочной дуги переменного тока
Источники питания сварочной дуги постоянного тока
Приемы зажигания и поддержания сварочной дуги
http://www.techno-sv.ru/svarduga.html
-----------------------
Сварочная дуга и сущность протекающих в ней процессов

Состояние любого вещества характеризуется взаимосвязью молекул и атомов. Различают 3 основных состояния: твердое, жидкое и газообразное. В каждом случае расстояние между молекулами будет различным. В твердом и жидком состояниях расстояния между молекулами очень малы, этим объясняется малая сжимаемость этих веществ и общее их название - “конденсированное состояние”. В газах расстояние между молекулами значительно больше, поэтому они могут сравнительно легко сжиматься под воздействием внешнего давления.

Этим объясняется различие электропроводности газов и веществ, находящихся в конденсированном состоянии. В твердых и жидких веществах крайние электроны, далеко отстоящие от ядра своих атомов, легко теряют связь с ядром и свободно перемещаются по веществу. Такие свободные электроны называются электронами проводимости и являются носителями тока в проводнике. В газах электроны притягиваются только к своим ядрам, поэтому при обычных условиях газы ток не проводят, но в электрической дуге газы ионизируются и приобретают электропроводность.

Сварочной дугой называют разряд электрического тока в газовой среде между находящимися под напряжением твердыми или жидкими проводниками (электродами), который является концентрированным источником теплоты и используется для расплавления металла при сварке.

Электрические заряды в сварочной дуге переносятся заряженными частицами - электронами, а также положительно и отрицательно заряженными ионами. Процесс, при котором в газе образуются положительные и отрицательные ионы, называется ионизацией, а такой газ – ионизированным. Зажигание дуги при сварке плавящимся электродом начинается с короткого замыкания электрода с основным металлом. Из-за шероховатости поверхности электродов касание при коротком замыкании происходит отдельными выступающими участками, которые мгновенно расплавляются под действием выделяющееся теплоты, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода жидкая перемычка растягивается, ее сечение уменьшается, электрическое сопротивление и температура возрастают. Когда расплавленный металл перемычки достигает температуры кипения, пары металла легко ионизируются и возникает дуга. Возникновение дуги длится доли секунды.
http://svarka-prom.ru/?p=347

И так далее, и тому подобное...

посмотрите в Википедии))))

у патона