雷电的基本知识教学课件

雷电的基本知识本章研究的基本问题大气中的雷电是如何产生的?雷电现象有那些表现形式?雷电流的特征是什么?●它是怎样危害人的生命和财产的?§11概述111中国古代对雷电的认识1、东汉哲学家王充(27-97年)2、北宋科学家沈括(1031-1095)3、明代科学家方以智(1611-1671)对雷电现象作了忠实客观记述,反对以鬼神来说明雷电及其灾害。在这一千多年历史中,对雷电的认识没有什么大的变化。早于欧美逾千年以上,而研究并明了其本质却又晚于欧美百余年。这一现象在其他自然科学领域也存在。中国本是文明古国,而近百年来累遭列强侵略,科学技术落后甚多,思索其原因是非常必要的。王充在《论衡》中对雷电就作过如下描述:“雷者火也。以人中雷而死,即询其身,中火则须发烧憔。中身则皮肤灼嘻,临其尸上闻火气,一验也。道术之家,以为雷烧石色赤,投于井中,石憔井寒,激声大鸣,若雷之状,二验也。人伤于寒寒气入腹,腹中素暖,温寒分争,激气雷鸣,三验也。当雷之时,电光时见,大若火之摧,四验也。当雷之击,时或播人室屋及地草木,五验也。夫论雷之为火有五验,言雷为天怒无效沈括著《塔梦溪笔谈》描述更详:“内侍李舜举家曾为雷暴所震。其堂之西屋,雷火自窗间出,赫然出槽。人以为堂屋已焚,皆出避之。及雷止,其舍宛然,墙壁窗纸皆黔。有一木格其中杂贮诸器,其漆器银扣者,银悉熔流在地,漆器皆不焦灼有一宝刀,极坚钢,就刀室中熔为汁,而室亦俨然。人必谓火当先焚草木,然后流金石.今乃金石皆拣而草木无一毁者,非人情所测也。佛书言,‘龙火得水而炽,人火得水而灭夕,此理信然。”方以智进一步概括之:“雷火所及,金石销熔而漆器不坏。”112欧美雷电科学建立、16世纪近代科学先驱英国弗兰西斯培根(1561-1626)法国勒内笛卡儿(1596-1650)意大利伽利略(1564-1642把科学实验提到了很重要的地位2)、正确的科学思想和科学方法,对当时及后人产生重大作用。2、18世纪英国伦敦皇家学会馆长的豪克斯比,1706年用玻璃棒摩擦起电,发现静电放电产生的闪光与闪电很相似。英国华尔1907年用琥珀摩擦起电,发现放电不仅产生闪光,而且产生类似雷鸣的响应。把实验室中的电和自然界的闪电联系起来,即科学猜想。3、美国科学家富兰克林(1706~1790),以科学的理性思维探索了雷电的本质。将云中的闪电引到地面来作实验鉴定。是雷电科学发展史上关键的一步。解决了雷的定性认识。1751年富兰克林著作《电的实验与观察》,指出:“关于尖端的功能的知识,可以为人们利用来保护房屋、教堂、船等避免闪电袭击,其方法是在这些物体的最高顶上固定一支更高的镀金的磨尖铁棒,在其下端接一导线挂在建筑物外通到地下,对于船则是通到水这张图形象地表明本杰明·富兰克林著名的闪电实验,他于1752年发现闪电带电。高兰克林把一个金属钥匙绑住风筝线端,在雷雨天把风筝放到天上去。很幸运他没有被电击避雷针防雷法亦称富兰克林法。这是种最古老、最传统的防雷方法。4、英国科学家开尔文(1824-1907)设想,用气球带仪器到高空去测量不同高度的电场,开创了定量研究闪电的工作。1.1320世纪大气电学的发展1、大气导电的研究发现大气中存在带有正电或负电的粒子。研究大气中带电粒子的来源、分布和运动规律,成为雷电科学中非常重要的部分。研究得出(1)地层存在放射性元素(2)宇宙射线(3)太阳的紫外线(电离层)、闪电的研究:(1)利用移动照相法发现,一次闪电是由多次放电组成,在多雷的南非拍得一批闪电照片(至今仍被人们作为经典的实验证据),显示出闪电的结构特性(2)提出关于闪电先导理论3、关于雷雨云起电的机制和云中电荷分布的研究(1)冰的光电效应(2)水滴破碎的带电(3)雪花之间碰撞起电(4)毛细管静电计测量闪电时电场的垂直变化20世纪50年代后,这与二次世界大战有密切关系。雷达技术、航空、航天的发展,使大气电场测量有很大发展,雷电科学的发展进入一个新时期。11421世纪雷电科学的展望1、用场的理论和非线性理论研究雷电2、进行有关雷电的各种实验3、改进雷电监测手段。§12大气电平衡121大气电场1、地球:带电球体模型一大气电场(1)理想:带负电荷5.4×105C,空中指向地球表面的大气电场。(2)实际:负电荷分布不是均匀的。2、空气中的带电离子(1)电离源地壳中放射性物质,大气中的气态放射性物质,宇宙射线