雷电形成过程、机理及特征分析

1、雷电形成过程、机理及特征分析四组四组20201414年年1 10 0月月1717日日目录1.雷电形成过程积云地面n空气闷热潮湿的时候，水蒸气受热上升，遇冷空气凝结形成积云。n大块的云顶部带正电，底部聚集负电，接近地面时，地面感应出正电，这样在云层和大地之间形成了一个电容器。n电荷积累到一定数量时，强大的电场力使大气击穿,发生云层与大地间的放电，就是雷击，一部分能量以光形式放出,就是闪电。地面雷电是怎样形成的2.雷电形成机理2.1雷云雷云2.1.1雷云的形成：雷云：指产生闪电的云，即雷雨云或积雨云。 形成雷云的三个条件：3）大气对流。2）太阳照射，水蒸气上升凝结成小水滴；1）空气中必须含有充分的

2、水蒸气；积云阶段秃积雨云阶段鬃积雨云阶段（a）积云阶段：有一个或多个云塔表征（c）消散阶段：有下沉气流和不断削弱的对流性降雨表征（b）成熟阶段：有 同时存在的上升气流和下沉气流以及降雨共同表征2.1.2 雷云的电结构 雷云的分成三个电荷集中区（公认的典型电结构模型）。高度（km）108642+4C-20C+24C C C C最高集中区为正电荷中间集中区为负电荷最低集中区为正电荷 由于负电荷中心离地面近，正负电荷中心离地面远，地面观测云多数带负电。2.1.3 雷云放电2.2 电离层与地面间的电荷平衡电离层与地面间的电荷平衡，主要由于雷暴的形成和雷击作用，把正电荷从大地送回到电离层，起到对电离的正

3、电荷充电作用。根据卫星观测资料及电学观测资料估计，在任何时刻，全球表面上连续发生着大约1000个雷暴，从而使电离层与大地之间的电场保持平衡。 物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以整体不显示带电现象，当某一物体所具有的正、负电荷不相等时，这个物体就显示带电的特性，当物体内部的正电荷多于负电荷，物体带正电，反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所以带电物体中的同性电荷总是受到互相排斥的电场力作用。 2.3尖端放电与雷击尖端放电与雷击如果有一个带尖锋的金属球，让它带上负电，由于电荷同性相斥的作用，球体尖锋部分的电子受到同性电荷排斥力最强，最容易被排斥而离开金属球，这就是“尖端放电”。

4、地面上相对较高的建筑物，有时是避雷针，就好比金属球上的尖锋。雷击最容易在这些地方发生。 如图所示:2.3.1 2.3.1 雷电，按云层的放电部位可将其分雷电，按云层的放电部位可将其分为以下四类：云内闪电、云际闪电、联珠状为以下四类：云内闪电、云际闪电、联珠状闪电和云地闪电。闪电和云地闪电。云内闪电：以一块云层的上下两端为基点，在一块云体内部发生的大气放电现象。云际闪电：雷电若是发生在上下两块云层之间。 联珠状闪电：当这两块积雨云在空中平行遇时，同一界面间的异性电荷就会相互吸引，在云际生多点大气发电现象。 云地闪电：带电的云层对大地之间的击穿放电。雷电，按云层的放电部位可将其分为以下四类：云内闪

5、电、云际闪电、联珠状闪电和云地闪电。 以一块云层的上下两端为基点，在一块云体内部发生的大气放电现象，称为云内闪电。 雷电若是发生在上下两块云层之间，则被称为云际闪电。 当这两块积雨云在空中平行相遇时，同一界面间的异性电荷就会相互吸引，在云际边缘发生多点大气发电现象，这就是所谓的联珠状闪电。云内闪电云内闪电联珠联珠状闪电状闪电 (1)(1)直击雷直击雷。大气中带有电荷的雷云，其对地电压高达几亿伏。当雷云与地面凸出物之间电场强度达到空气击穿强度时，就发生放电现象，这种放电现象称为直击雷。2.3.2 2.3.2 雷电是雷电是一种自然放电现象一种自然放电现象，按其产，按其产生的方式及造成的危害可分为：

6、生的方式及造成的危害可分为： 雷电静电感应雷电静电感应静电感应是雷云接近地面时，在地面凸出物的顶部感应出大量异性电荷，在雷云与其他部位或其他雷云放电后，凸出物顶部电荷失去束缚，并以雷电波的形式高速传播而形成的。雷电电磁感应雷电电磁感应电磁感应是发生雷击后，雷电流在周围空间产生的迅速变化的强磁场在附近金属导体上感应出很高的电压形成的。(3)(3)球形雷击球形雷击由特殊气体形成一种特殊雷电现象。它是直径约为20cm到10m的“火球”，能在地面上滚动，可从门、窗或烟囱进入室内，俗称“地滚雷”。球形雷对油库危害很大，但只在少数山区和海滨地区才发生。 （4 4）雷电波侵入雷电波侵入。当雷击在架空线路或金

7、属管道时，产生的冲击电压形成雷电波沿管、线侵入室内或电气设备，危害人身及设备安全。雷电波侵入造成的事故相当严重，约占雷害总数的70%。返回返回3.雷电特征分析雷电特征高电流高电压能量主要集中在低频范围高电流高电流 根据统计资料表明，每次雷击闪电电流大小和波形有很大差别，尤其是不同种类放电差别更大。雷电流在流通过程中是变化的，其在几个微秒内达到最大值，约数十至数百千安，然后在几十微秒内衰减下去。大小与地理位置、地质条件、季节等因素都有关系。 一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电能量大，第一闪击比随后闪击电流大。高电压高电压 闪电电荷量是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。闪电电荷的多少是由雷云带电荷情况决定的，与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。大量观测数据表明，一次闪电放电电荷可从零点几库仑到1000多库仑，这些电荷在微秒内瞬时放