真空开关以其优异的灭弧性能被广泛应用于交直流开断及航空航天领域。现有的商用真空开关设计主要针对工频交流开断工况,在应用于直流、中高频等瞬变电弧开断时,阴极斑点无法充分扩散,弧后介质恢复速度变慢,增大弧后重击穿的概率。本文针对瞬变电弧开断条件下阴极斑点及弧后介质恢复过程中弧后电流、微观粒子的动态变化特性进行研究。本文首先对中高频开断阴极斑点动态特性进行实验研究。采用杯状纵磁触头,研究了在不同频率和di/dt条件下阴极斑点初始扩散速度变化规律,发现阴极斑点初始扩散速度与（?）成正比;研究了在整个燃弧过程中阴极斑点扩散速度与磁场、金属蒸气密度之间的关系。除此之外,根据扩散速度、斑点尺寸等特点对阴极斑点进行了分类,分析了阴极斑点类型转化的临界条件及对应的发射机制。通过实验结果统计,建立了电流过零前阴极斑点分布直径与电流频率、幅值的定量关系,为弧后初始等离子体密度的计算提供依据。其次,采用平板触头和纵磁触头,通过中频电流开断实验对di/dt相对较小时真空电弧的稳定性进行了研究。实验结果发现,在电弧电流较小时,存在电弧不稳定现象。获得了起始不稳定电流随di/dt的定量变化规律,分析了磁场对电弧不稳定的影响。通过对等离子体密度与电弧稳定性的分析,结合等离子体滞后于电流瞬时值的特性,建立了弧后初始等离子体密度计算模型,为弧后过程的仿真模拟提供了初始条件。根据间隙的物理意义,建立弧隙间鞘层区和等离子体区的等效电路模型,仿真了电弧不稳定过程电压尖峰及弧后瞬态恢复电压波形,与实验结果对比分析了各阶段电压电流变化的影响因素,验证了所提出的等离子体密度计算模型的准确性。此外,通过高di/dt条件下弧后电流的测量实验研究了弧后间隙内的粒子分布特性。分析了在鞘层开始生长前弧后电流变化率di/dt随时间的变化规律,通过建立等效电路模型,分析了瞬态恢复电压与弧后电流波形变化的对应关系。并且根据电极表面的发射机制,分析了弧隙间等离子体的运动及分布特点,提出了“等离子体耗尽区”的概念,合理解释了di/dt变化的原因。基于PIC-MCC仿真模拟,分析了等离子体密度、金属蒸气密度对等离子体耗尽区发展速度的影响,并讨论了弧后电阻的变化及其对弧后电流变化率的影响规律。最后,通过对中高频交流开断及直流开断的弧后电流测量实验,对弧后鞘层生长过程中金属蒸气对等离子体密度的影响进行研究。通过弧后电流波形对时间积分,获得了弧后电荷随频率、di/dt的变化趋势。结合阴极斑点分布规律以及金属蒸气计算模型,分析了阴极斑点的运动对金属蒸气密度的影响,总结了金属蒸气电离对弧后电荷及弧后电阻的影响规律。讨论了金属蒸气与带电粒子之间的碰撞对弧后电流持续时间的影响,结果表明金属蒸气密度越大,带电粒子的速度越小,弧后电流的持续时间越长。建立了考虑金属蒸气电离的弧后等离子体密度衰减计算模型,并讨论了金属蒸气电离程度对弧后鞘层生长速度的影响规律。本文的研究结果对于完善真空电弧理论并拓展其在瞬变电弧开断领域的应用有重要意义,能够为阴极斑点扩散及弧后介质强度恢复速度的调控提供理论指导。