雷電原理閃電第1頁/共37頁一、閃電二、雷三、負(fù)地閃放電過程第2頁/共37頁一、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。第3頁/共37頁2、閃電分類根據(jù)閃電形狀：

線狀、枝狀、片狀、球狀、蛛狀等閃電發(fā)生位置：云閃地閃云內(nèi)閃電云際閃電云空閃電正地閃負(fù)地閃高層大氣放電第4頁/共37頁(閃電發(fā)生位置)閃電分類第5頁/共37頁云內(nèi)閃電第6頁/共37頁云際閃電第7頁/共37頁枝狀閃電第8頁/共37頁片狀閃電第9頁/共37頁線狀閃電第10頁/共37頁株狀閃電第11頁/共37頁蛛狀閃電第12頁/共37頁按先導(dǎo)所轉(zhuǎn)移電荷的極性和運動方向可分為四類：下行負(fù)地閃下行正地閃上行負(fù)閃電上行正閃電地閃類型：第13頁/共37頁球狀閃電第14頁/共37頁閃電的一些統(tǒng)計資料1、云地閃電約占總閃電的六分之一。2、負(fù)地閃電約占總云地閃電的90%以上。3、正地閃產(chǎn)生的電流明顯大于負(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)時間要長,大部分正地閃通常只有單次回?fù)?/p>

。4、一次地閃過程的持續(xù)時間典型值為0.2s。5、一次負(fù)地閃過程輸送到大地的地閃電荷平均值約為20C。第15頁/共37頁二、雷

1、雷的定義：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。雷可分為兩部分：一是人耳可以聽到的聲能量，稱為可聞雷，

可聞雷又可分為炸雷和悶雷。二是次聲，頻率低于人耳能夠聽到的雷聲，通常在幾十赫茲以下。第16頁/共37頁2、雷的描述

(1)

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。

(3)

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。

(4)

大氣湍流能減小雷的可聞度。

(5)

緊接強烈雷鳴之后，常有傾盆大雨。

(6)

雷聲的強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。

第17頁/共37頁三、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過程。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)極性云電荷帶到地面。按照國際慣例，一次完整的閃電過程定義為一次

“閃電(flash或

lightning

flash)”，其持續(xù)時間為幾百毫秒到1秒鐘不等。一次閃電包括一次或幾次大電流脈沖過程，被稱為“閃擊(stroke)”,而其中最強的快變化部分叫“回?fù)簦╮eturn

stroke）”。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的。第18頁/共37頁一次完整的地閃發(fā)展過程示意圖預(yù)擊穿過程P梯級先導(dǎo)L連接過程首次回?fù)鬜連續(xù)電流過程C直竄（箭式）先導(dǎo)

繼后回?fù)艋負(fù)艉蟮?9頁/共37頁第20頁/共37頁預(yù)擊穿過程電荷：云中大電場在地面感應(yīng)出符號相反的電荷。動力原因。第21頁/共37頁梯級先導(dǎo)過程擊穿/梯級先導(dǎo)的發(fā)展：梯級先導(dǎo)是一系列小電流脈沖(約50m長)，隨著它的向下傳輸電離一個空氣柱。平均傳播速度：3×105m/SFractal。第22頁/共37頁連接過程連接：向下發(fā)展的梯級先導(dǎo)與從地面產(chǎn)生的向上的連接先導(dǎo)連接后，形成一個完整的電離通道。閃擊距離。第23頁/共37頁在雷電防護(hù)設(shè)計中一個重要的參量閃擊距離指連接先導(dǎo)從被雷擊物體上激發(fā)出來的瞬間被雷擊物體和下行先導(dǎo)之間的距離。（指先導(dǎo)向下運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=5.4KAI2=10.1KAI3=15.8KA閃擊距離第24頁/共37頁首次回?fù)艋負(fù)簦涸谟商菁壪葘?dǎo)形成的電離通道中流過的大電流脈沖，并中和了更多的云中電荷。寬頻譜。第25頁/共37頁關(guān)于回?fù)?/p>

回?fù)羯闲械乃俣燃s為5×107m/S，并隨高度而衰減。一般認(rèn)為首次回?fù)舻姆逯惦娏髌骄禐?0－40kA，

200kA的發(fā)生幾率為1％。繼后回?fù)舻姆逯惦娏鞣植寂c首次回?fù)纛愃?，但大小差不多為首次回?fù)舻囊话?。，回?fù)敉ǖ赖碾娏骱诵臑?cm左右，通道溫度在瞬間達(dá)到30000度，由此產(chǎn)生的高壓使通道迅速擴張，并產(chǎn)生沖擊波，最終變成雷聲。每個地閃平均有4個回?fù)舻?6頁/共37頁直竄先導(dǎo)直竄先導(dǎo):一個直竄先導(dǎo)快速地跟隨著回?fù)舨⒅匦码婋x傳導(dǎo)通道。暫態(tài)電離通道。平均傳播速度：2×106m/S第27頁/共37頁繼后回?fù)衾^后回?fù)?直竄先導(dǎo)到達(dá)地面后第二個回?fù)舭l(fā)生。RLCoscillation。第28頁/共37頁連續(xù)電流過程大部分的閃電包含至少一個短或長連續(xù)電流過程。其次約50％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約為不包含長連續(xù)電流閃電的兩倍。單次閃擊正地閃之后的連續(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有連續(xù)電流閃電的幾倍，因而被稱作“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輸電線的損壞等。第29頁/共37頁地閃電場變化B變化：預(yù)擊穿I變化：云內(nèi)放電L變化：先導(dǎo)R變化：回?fù)鬋變化：連續(xù)電流J變化：回?fù)艉驧變化：C過程中K變化：云內(nèi)流光F變化：放電后期第30頁/共37頁思考題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)鬌．正地閃回?fù)艉?，連續(xù)電流過程不明顯第31頁/共37頁思考題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（

）A．1sB．0.5sC．0.2sD．2s3、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。第32頁/共37頁思考題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?，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6、一次負(fù)地閃過程輸送到大地的地閃電荷平均值約為（

）A．20CB．30CC．40CD．50C

第33頁/共37頁思考題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、雷的定義。10、

雷可分為兩類：⑴（）；⑵（）。

第34頁/共37頁思考題11、梯形先導(dǎo)的平均發(fā)展速率一般為（

）量級A

104m/sB105m/sC106m/sD107m/s12、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)強的多B．回?fù)舻膫鞑ニ俣绕骄鶠?×107m/sC．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量級第35頁/共37頁思考題1