雷电的基本知识

雷电的基本知识电闪雷鸣究竟是怎么回事，早在二百多年前，美国科学家富兰克林，在雷雨天通过放风筝实验，证明了雷击是大气中的放电现象，并建立了雷电学说。下面我们来谈谈有关雷电的基本知识。一、雷电的产生空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。经过运动，带上相同电荷的质量较重的物质会到过云层的下部（一般为负电荷），带上相同电荷的质量较轻的物质会到达云层的上部（一般为正电荷）。这样，同性电荷的汇集就形成了一些带电中心，当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成“云间放电”（闪电）。带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上六流，二者相遇即形成对地放电。这就容易造成雷电灾害。雷电形成于大气运动过程中，其成因为大气运动中的剧烈磨擦生电以及云块切割磁力线。闪电的形状最常见的是枝状，此外还有球状、片状、带状。闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。云间闪电时云间的磨擦就形成了雷声。二、雷电的主要特点1、冲击电流大：其电流高达几万至几十万安培。2、时间短：一般雷击分为三个阶段，即先导放电、主放电、余光放电。整个过程一般不会超过超过60微秒。3、雷电流变化梯度大：雷电流变化梯度大，有的可达10千/微秒。4、冲击电压高：强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。三、雷电的破坏雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达到一定程度（25-30kv/cm）时，所发生的猛烈放电现象。通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大、出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。球形雷是球状闪电的现象。1、直击雷破坏当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。2、感应雷破坏感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。（1）静电感应雷带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间推动失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题，应特别重视。（2）电磁感应雷雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了，对用电设备造成极大危害。因此，避雷针引下线通体要有良好的电性，接地体一定要处于低阻抗状态。3、雷电波引入的破坏当雷电接近架空管线时，高压冲击波会沿架空管线侵入室内，造成高电流引入，这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。如果附近有可燃物，容易酿成火灾。四、雷电的描述在气象学中，常用雷暴日数、年平均雷暴日数、年平均地面落雷密度，来表征某个地方雷电活动的频繁程度和强度。此外，也使用年雷闪频数来评价雷电活动，它是指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击的次数。大量观测统计资料表明，一个地区的雷闪频数与雷暴日数成线性关系。通常，建筑行业的防雷，更多的注重雷暴日的多少；航空、航海、气象、通信等行业越来越关心年雷闪频数的多少。我国一般按年平均雷暴日数将雷电活动区分为少雷区（15天）、中雷区（15-40天）、多雷区（41-90天）、强雷区（90天）。我国的雷电活动，夏季最活跃，冬季最少。全球分布是赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。