Hiện tượng phóng điện hồ quang xảy ra ngay khi cầu chì bị đứt.

Trong quá trình hóa lỏng và bay hơi kim loại nóng chảy, dòng điện liên tục chạy qua hơi kim loại nóng chảy. Lực điện động sinh ra xung quanh chất nóng chảy tạo ra hiệu ứng co lại, khiến môi trường dẫn điện đã hóa lỏng hoặc bay hơi co lại và sụp đổ vào bên trong. Hiệu ứng co lại này làm cho kim loại nóng chảy bị nứt, tạo thành một khe hở nhỏ giữa hai điện cực.

Khi cầu chì tự rơi vừa đứt, cường độ điện trường giữa các điện cực tăng lên đột ngột. Vì khe hở vẫn chịu tác động của điện áp nguồn và điện áp cảm ứng của mạch, điện trường mạnh ngay lập tức phá vỡ môi trường khí bên trong khe hở. Các electron trên bề mặt catốt bị kéo ra dưới tác động của điện trường mạnh, tạo thành dòng electron tự do. Những electron tốc độ cao này va chạm với các phân tử khí, ion hóa chúng và tạo ra nhiều electron và ion dương hơn, cuối cùng dẫn đến sự phá vỡ khí và hình thành đường dẫn điện.

Hơi kim loại ở nhiệt độ cao được tạo ra trong quá trình nóng chảy nhanh chóng khuếch tán trong khe hở. Hơi kim loại chứa một lượng lớn các hạt dễ bị ion hóa, chúng trải qua quá trình ion hóa nhiệt dưới tác dụng của điện áp. Nhiệt độ trong vùng cột hồ quang có thể đạt đến hàng nghìn độ C. Trong môi trường nhiệt độ cao như vậy, vận tốc nhiệt của các phân tử khí tăng lên đáng kể, khiến chúng dễ bị ion hóa hơn khi va chạm, do đó duy trì sự cháy liên tục của hồ quang.