雷電原理-閃電學(xué)習(xí)資料

1、雷電原理-閃電 1、閃電的定義： 閃電指積雨云中不同符號荷電中心之間的放電過程，或云中荷電中心與大地和地物之間的放電過程，或云中荷電中心與云外大氣不同符號大氣體電荷中心之間的放電過程。2、閃電分類、閃電分類根據(jù)閃電形狀：根據(jù)閃電形狀： 線狀、枝狀、片狀、球狀、蛛狀等線狀、枝狀、片狀、球狀、蛛狀等閃電發(fā)生位置：閃電發(fā)生位置：云閃云閃地閃地閃云內(nèi)閃電云內(nèi)閃電 云際閃電云際閃電云空閃電云空閃電正地閃正地閃負(fù)地閃負(fù)地閃高層大氣放電高層大氣放電(閃電發(fā)生位置閃電發(fā)生位置)閃電分類閃電分類云內(nèi)閃電云內(nèi)閃電枝狀閃電枝狀閃電片狀閃電片狀閃電線狀閃電線狀閃電株狀閃電株狀閃電蛛狀閃電蛛狀閃電 下行負(fù)地閃下行負(fù)地閃

2、 下行正地閃下行正地閃 上行負(fù)閃電上行負(fù)閃電 上行正閃電上行正閃電地閃類型：地閃類型：球狀閃電球狀閃電閃電的一些統(tǒng)計資料閃電的一些統(tǒng)計資料 1、云地閃電約占總閃電的六分之一。、云地閃電約占總閃電的六分之一。 2、負(fù)地閃電約占總云地閃電的、負(fù)地閃電約占總云地閃電的90%以上。以上。 3、 正地閃產(chǎn)生的正地閃產(chǎn)生的電流明顯大電流明顯大于負(fù)地閃，正地于負(fù)地閃，正地閃的平均持續(xù)時間比單次負(fù)閃擊地閃持續(xù)閃的平均持續(xù)時間比單次負(fù)閃擊地閃持續(xù)時間時間要長要長,大部分正地閃通常只有大部分正地閃通常只有單次回?fù)魡未位負(fù)?。 4 、一次地閃過程的持續(xù)時間典型值為、一次地閃過程的持續(xù)時間典型值為0. 2 s。 5、

3、一次負(fù)地閃過程輸送到大地的地閃電荷平、一次負(fù)地閃過程輸送到大地的地閃電荷平均值約為均值約為20C。 1、雷雷的定義：的定義： 伴隨閃電而產(chǎn)生的聲輻射。伴隨閃電而產(chǎn)生的聲輻射。 閃電能量是在瞬間釋放的，因而具有極其強(qiáng)大的閃電功率，從而構(gòu)成一次爆炸閃電能量是在瞬間釋放的，因而具有極其強(qiáng)大的閃電功率，從而構(gòu)成一次爆炸過程，于是閃電產(chǎn)生沖擊波，并在傳播過程中迅速衰減為聲波，形成所謂雷過程，于是閃電產(chǎn)生沖擊波，并在傳播過程中迅速衰減為聲波，形成所謂雷 。雷可分為兩部分：雷可分為兩部分： 一是人耳可以聽到的聲能量，稱為一是人耳可以聽到的聲能量，稱為可聞雷，可聞雷， 可聞雷又可分為炸雷和悶雷?？陕劺子挚煞譃?/p>

4、炸雷和悶雷。 二是二是次聲次聲，頻率低于人耳能夠聽到的雷聲，頻率低于人耳能夠聽到的雷聲， 通常在幾十赫茲以下。通常在幾十赫茲以下。2、雷的描述、雷的描述 (1) 云地閃電通常產(chǎn)生最響的雷。云地閃電通常產(chǎn)生最響的雷。 (2) 在超過十英里左右的距離外偶爾才能聞雷。在超過十英里左右的距離外偶爾才能聞雷。 (3) 用看到閃電與聽到第一次雷聲之間的時間用看到閃電與聽到第一次雷聲之間的時間 間隔可以估計閃擊距離。間隔可以估計閃擊距離。 (4) 大氣湍流能減小雷的可聞度。大氣湍流能減小雷的可聞度。 (5) 緊接強(qiáng)烈雷鳴之后，常有傾盆大雨。緊接強(qiáng)烈雷鳴之后，常有傾盆大雨。 (6) 雷聲的強(qiáng)度似乎一地不同于另

5、一地。雷聲的強(qiáng)度似乎一地不同于另一地。 (7) 當(dāng)隆隆聲持續(xù)時，雷的音調(diào)變深沉。當(dāng)隆隆聲持續(xù)時，雷的音調(diào)變深沉。 負(fù)地閃放電過程負(fù)地閃放電過程 負(fù)地閃放電過程定義為將云內(nèi)的負(fù)電荷輸送到地面的放電負(fù)地閃放電過程定義為將云內(nèi)的負(fù)電荷輸送到地面的放電過程。過程。 一次始于云中的負(fù)地閃放電過程通常將一次始于云中的負(fù)地閃放電過程通常將幾十庫侖的負(fù)極性幾十庫侖的負(fù)極性云電荷云電荷帶到地面。帶到地面。 按照國際慣例，一次完整的閃電過程定義為一次按照國際慣例，一次完整的閃電過程定義為一次“閃電閃電(flash(flash或或 lightningflash)”lightningflash)”，其，其持續(xù)時間為幾

6、百毫秒到持續(xù)時間為幾百毫秒到1 1秒鐘秒鐘不等不等。 一次閃電包括一次或幾次大電流脈沖過程，被稱為一次閃電包括一次或幾次大電流脈沖過程，被稱為“閃擊閃擊(stroke)”,(stroke)”,而其中最強(qiáng)的快變化部分叫而其中最強(qiáng)的快變化部分叫“回?fù)艋負(fù)簦╮eturnstrokereturnstroke）”。閃擊之間的時間間隔一般為幾十毫秒，。閃擊之間的時間間隔一般為幾十毫秒，對地閃電在人眼中所呈現(xiàn)的閃爍，便是由幾次閃擊所造成對地閃電在人眼中所呈現(xiàn)的閃爍，便是由幾次閃擊所造成的。的。 一次完整的地閃發(fā)展過程示意圖一次完整的地閃發(fā)展過程示意圖預(yù)擊穿過程預(yù)擊穿過程P梯級先導(dǎo)梯級先導(dǎo)L連接過程連接過程首

7、次回?fù)羰状位負(fù)鬜連續(xù)電流過程連續(xù)電流過程C直竄（箭式）先導(dǎo)直竄（箭式）先導(dǎo) 繼后回?fù)衾^后回?fù)艋負(fù)艉蠡負(fù)艉?電荷：云中大電荷：云中大電場在地面感電場在地面感應(yīng)出符號相反應(yīng)出符號相反的電荷。的電荷。 動力原因。動力原因。 擊穿擊穿/梯級先導(dǎo)的梯級先導(dǎo)的發(fā)展：梯級先導(dǎo)發(fā)展：梯級先導(dǎo)是一系列小電流是一系列小電流脈沖脈沖(約約50m長長)，隨著它的向下傳隨著它的向下傳輸電離一個空氣輸電離一個空氣柱。柱。 平均傳播速度：平均傳播速度：3105m/S Fractal。 連接：向下連接：向下發(fā)展的梯級發(fā)展的梯級先導(dǎo)與從地先導(dǎo)與從地面產(chǎn)生的向面產(chǎn)生的向上的連接先上的連接先導(dǎo)連接后，導(dǎo)連接后，形成一個完形成一個完

8、整的電離通整的電離通道。道。 閃擊距離。閃擊距離。 在雷電防護(hù)設(shè)計中一個重要的參量在雷電防護(hù)設(shè)計中一個重要的參量 閃擊距離指連接先導(dǎo)從被雷擊物體上激閃擊距離指連接先導(dǎo)從被雷擊物體上激發(fā)出來的瞬間被雷擊物體和下行先導(dǎo)之發(fā)出來的瞬間被雷擊物體和下行先導(dǎo)之間的距離。（間的距離。（指先導(dǎo)向下運(yùn)動的頂端與閃擊目標(biāo)間的距離，就是與目標(biāo)物直接相連的距離，通常這一點已確定。） hr=10*I0.65 (hr擊距） I1=5.4KA I2=10.1KA I3=15.8KA閃擊距離閃擊距離 回?fù)簦涸谟商菁壪然負(fù)簦涸谟商菁壪葘?dǎo)形成的電離通道導(dǎo)形成的電離通道中流過的大電流脈中流過的大電流脈沖，并中和了更多沖，并中和了

9、更多的云中電荷。的云中電荷。 寬頻譜。寬頻譜。 回?fù)羯闲械乃俣燃s為回?fù)羯闲械乃俣燃s為5107m/S，并隨高度，并隨高度而衰減。一般認(rèn)為首次回?fù)舻姆逯惦娏髌骄禐槎p。一般認(rèn)為首次回?fù)舻姆逯惦娏髌骄禐?040kA， 200kA的發(fā)生幾率為的發(fā)生幾率為1。繼后回?fù)?。繼后回?fù)舻姆逯惦娏鞣植寂c首次回?fù)纛愃?，但大小差不多的峰值電流分布與首次回?fù)纛愃?，但大小差不多為首次為首次回?fù)舻囊话牖負(fù)舻囊话搿?，回?fù)敉ǖ赖碾娏骱诵臑?，回?fù)敉ǖ赖碾娏骱诵臑?cm 左右，通道溫度在瞬間達(dá)到左右，通道溫度在瞬間達(dá)到30000度，由此度，由此產(chǎn)生的高壓使通道迅速擴(kuò)張，并產(chǎn)生沖擊波，最產(chǎn)生的高壓使通道迅速擴(kuò)張，并產(chǎn)生沖擊波

10、，最終變成雷聲。終變成雷聲。 每個地閃平均有每個地閃平均有4個回?fù)魝€回?fù)?直竄先導(dǎo)直竄先導(dǎo):一個直一個直竄先導(dǎo)快速地跟竄先導(dǎo)快速地跟隨著回?fù)舨⒅匦码S著回?fù)舨⒅匦码婋x傳導(dǎo)通道。電離傳導(dǎo)通道。 暫態(tài)電離通道。暫態(tài)電離通道。 平均傳播速度：平均傳播速度：2106m/S 繼后回?fù)衾^后回?fù)?直直竄先導(dǎo)到達(dá)地竄先導(dǎo)到達(dá)地面后第二個回面后第二個回?fù)舭l(fā)生。擊發(fā)生。 RLC oscillation。連續(xù)電流過程連續(xù)電流過程 大部分的閃電包含至少一個短或長連續(xù)電流過大部分的閃電包含至少一個短或長連續(xù)電流過程。程。 其次約其次約50的閃電包含一次長連續(xù)電流過程，的閃電包含一次長連續(xù)電流過程，這類閃電向地面輸送的電荷

11、約為不包含長連續(xù)電流這類閃電向地面輸送的電荷約為不包含長連續(xù)電流閃電的兩倍。閃電的兩倍。單次閃擊正地閃單次閃擊正地閃之后的連續(xù)電流過程之后的連續(xù)電流過程輸送到地面的電荷所占的比例較負(fù)地閃中的連續(xù)電輸送到地面的電荷所占的比例較負(fù)地閃中的連續(xù)電流要大的多。流要大的多。 含有長連續(xù)電流分量的閃電對地面物體的危害為沒含有長連續(xù)電流分量的閃電對地面物體的危害為沒有連續(xù)電流閃電的幾倍，因而被稱作有連續(xù)電流閃電的幾倍，因而被稱作“熱閃電熱閃電”，它常引起森林火災(zāi)、金屬構(gòu)筑物的過熱損傷或高架它常引起森林火災(zāi)、金屬構(gòu)筑物的過熱損傷或高架輸電線的損壞等。輸電線的損壞等。地閃電場變化地閃電場變化B變化：預(yù)擊穿變化：

12、預(yù)擊穿 I變化：云內(nèi)放電變化：云內(nèi)放電L變化：先導(dǎo)變化：先導(dǎo)R變化：回?fù)糇兓夯負(fù)鬋變化：連續(xù)電流變化：連續(xù)電流J變化：變化： 回?fù)艉蠡負(fù)艉驧變化：變化：C過程中過程中K變化：云內(nèi)流光變化：云內(nèi)流光F變化：放電后期變化：放電后期 1、閃電的定義。 2、閃電的分類。 2.1 云閃指不與大地和地物接觸的閃電，它包括（ ）；（ ）；（ ）。 2.2 下列關(guān)于正地閃的敘述正確的是（ ） A正地閃在夏季雷暴中很常見 B正地閃過程轉(zhuǎn)移的電荷量比負(fù)地閃要少的多 C大部分正地閃通常只有單次回?fù)?D正地閃回?fù)艉?，連續(xù)電流過程不明顯 2.3 下列關(guān)于正地閃和負(fù)地閃的對比說法不正確的是（ ） A正地閃比負(fù)地閃發(fā)生的

13、概率要低 B正地閃產(chǎn)生的電流明顯大于負(fù)地閃 C正地閃比負(fù)地閃輸送的電荷量少 D正地閃的平均持續(xù)時間比單次負(fù)閃擊地閃持續(xù)時間要長 2.4 一次地閃過程的持續(xù)時間典型值為（ ） A1 s B 0. 5 s C0. 2 s D2 s 3、什么是雷？是怎樣產(chǎn)生的？ 4、一次地閃放電過程，可包括（預(yù)擊穿過程；梯級先導(dǎo)；回?fù)?；直竄先導(dǎo)；繼后回?fù)簦┑茸舆^程。 5、關(guān)于回?fù)綦娏飨铝姓f法正確的是（ ） A回?fù)綦娏魇蔷哂须p峰形式的脈沖電流波形 B首次回?fù)舻姆逯惦娏骷s為繼后回?fù)舻? 倍以上 C地閃電流中以回?fù)綦娏髯顝?qiáng)，危害最大 D常見的負(fù)地閃回?fù)糁?，峰值電流典型值?03A 量級 6 、一次負(fù)地閃過程輸送到大地的地

14、閃電荷平均值約為（ ） A20C B30C C40C D50C 7 、下列關(guān)于正地閃的敘述正確的是（ ）A正地閃在夏季雷暴中很常見B正地閃過程轉(zhuǎn)移的電荷量比負(fù)地閃要少的多。C大部分正地閃通常只有單次回?fù)鬌正地閃回?fù)艉?，連續(xù)電流過程不明顯 8、什么是閃擊距離？ 閃擊距離是閃電防護(hù)的重要參數(shù)之一，指連接先導(dǎo)從被雷擊物體連接先導(dǎo)從被雷擊物體上激發(fā)出來的瞬間被雷擊物體和下行先導(dǎo)之間的距離。上激發(fā)出來的瞬間被雷擊物體和下行先導(dǎo)之間的距離。9、雷雷的定義。的定義。10、 雷可分為兩類：（雷可分為兩類：（ ）；（）；（ ）。）。 11、梯形先導(dǎo)的平均發(fā)展速率一般為（ ）量級 A 104 m/s B 105 m/s C 106 m/s D 107 m/s 12 、關(guān)于地閃的回?fù)暨^程，下列說法不正確的是（ ） A回?fù)舻牧炼缺认葘?dǎo)強(qiáng)的多 B回?fù)舻膫鞑ニ俣绕骄鶠?107 m/s C回?fù)敉ǖ赖闹睆娇蛇_(dá)幾十厘米 D回?fù)舻姆逯惦娏骺蛇_(dá)104A 量級