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(hào)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(hào)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?duì)铋W電株?duì)铋W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(jì)資料閃電的一些統(tǒng)計(jì)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(shí)間比單次負(fù)閃擊地閃持續(xù)閃的平均持續(xù)時(shí)間比單次負(fù)閃擊地閃持續(xù)時(shí)間時(shí)間要長(zhǎng)要長(zhǎng),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(shí)間典型值為、一次地閃過程的持續(xù)時(shí)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(shí)間用看到閃電與聽到第一次雷聲之間的時(shí)間 間隔可以估計(jì)閃擊距離。間隔可以估計(jì)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(shí)，雷的音調(diào)變深沉。當(dāng)隆隆聲持續(xù)時(shí)，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(kù)侖的負(fù)極性幾十庫(kù)侖的負(fù)極性云電荷云電荷帶到地面。帶到地面。 按照國(guó)際慣例，一次完整的閃電過程定義為一次按照國(guó)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(shí)間為幾

6、百毫秒到持續(xù)時(shí)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(shí)間間隔一般為幾十毫秒，。閃擊之間的時(shí)間間隔一般為幾十毫秒，對(duì)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(duì)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(jí)先導(dǎo)梯級(jí)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(chǎng)在地面感電場(chǎng)在地面感應(yīng)出符號(hào)相反應(yīng)出符號(hào)相反的電荷。的電荷。 動(dòng)力原因。動(dòng)力原因。 擊穿擊穿/梯級(jí)先導(dǎo)的梯級(jí)先導(dǎo)的發(fā)展：梯級(jí)先導(dǎo)發(fā)展：梯級(jí)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(zhǎng)長(zhǎng))，隨著它的向下傳隨著它的向下傳輸電離一個(gè)空氣輸電離一個(gè)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(jí)發(fā)展的梯級(jí)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(gè)完形成一個(gè)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(jì)中一個(gè)重要的參量在雷電防護(hù)設(shè)計(jì)中一個(gè)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(dòng)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(diǎn)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?jí)先回?fù)簦涸谟商菁?jí)先導(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)簟＠^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(gè)地閃平均有每個(gè)地閃平均有4個(gè)回?fù)魝€(gè)回?fù)?直竄先導(dǎo)直竄先導(dǎo):一個(gè)直一個(gè)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(gè)回面后第二個(gè)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(gè)短或長(zhǎng)連續(xù)電流過大部分的閃電包含至少一個(gè)短或長(zhǎng)連續(xù)電流過程。程。 其次約其次約50的閃電包含一次長(zhǎng)連續(xù)電流過程，的閃電包含一次長(zhǎng)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(zhǎng)連續(xù)電流這類閃電向地面輸送的電荷約為不包含長(zhǎng)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(zhǎng)連續(xù)電流分量的閃電對(duì)地面物體的危害為沒含有長(zhǎng)連續(xù)電流分量的閃電對(duì)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(chǎng)變化地閃電場(chǎng)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(duì)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(shí)間比單次負(fù)閃擊地閃持續(xù)時(shí)間要長(zhǎng) 2.4 一次地閃過程的持續(xù)時(shí)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(jí)先導(dǎo)；回?fù)簦恢备Z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)糁校逯惦娏鞯湫椭禐?03A 量級(jí) 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(jí) 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(jí)