雷電及其預(yù)防專題

雷電圖1雷電圖2雷電圖3雷電圖4雷電圖5雷電圖6雷電圖7雷電圖8雷電圖9雷電災(zāi)害——火災(zāi)雷電災(zāi)害——火災(zāi)高能預(yù)警：下頁圖片可能會(huì)引起惡心、嘔吐等不適癥狀膽小的童鞋請閉眼膽小的童鞋請隨意雷電災(zāi)害——人員傷亡重慶開縣雷擊案雷電災(zāi)害——?jiǎng)游飩隼纂姙?zāi)害——建筑受損雷電災(zāi)害——財(cái)產(chǎn)受損高能預(yù)警：下頁圖片可能會(huì)引起惡心、嘔吐等不適癥狀膽小的童鞋請閉眼膽小的童鞋請隨意雷電災(zāi)害與預(yù)防

第一節(jié)雷電的形成1、雷電形成的三個(gè)基本條件：空氣中必須有足夠的水汽；有使潮濕水氣強(qiáng)烈上升的氣流；有使潮濕空氣上升凝結(jié)成水珠或冰晶的氣

象條件。2.雷云形成的物理過程當(dāng)?shù)孛婧魵獾目諝馐艿綗霟岬牡孛婧婵臼軣岫仙?，或者較溫暖的潮濕空氣與冷空氣相遇而被抬高都會(huì)產(chǎn)生向上的氣流。含大量水蒸氣的空氣上升時(shí)溫度逐漸下降形成雨滴、冰雹（稱為水成物），這些水成物受大氣電場、重力、對流以及溫差、碰撞感應(yīng)、破碎等起電效應(yīng)的同時(shí)作用，正負(fù)電荷分別在云的不同部位積聚，就形成了積雨云，即雷雨云。3.雷云的結(jié)構(gòu)雷雨云可分為三個(gè)電荷集中區(qū)：云中最高區(qū)是正電荷，中間區(qū)為負(fù)電荷，最低區(qū)為正電荷。

雷雨下部雖帶正電，但電荷量較少，所以，雷雨云絕大部分整體對地還是顯示為負(fù)電荷區(qū)。3.雷云的結(jié)構(gòu)4.雷云起電機(jī)制

（1）雨滴分裂論

當(dāng)潮濕水氣上升到高空，由于高空氣溫較低，在上升氣流運(yùn)動(dòng)過程中逐漸凝結(jié)增大，形成小水滴。由于上升氣流的不穩(wěn)定，水滴在運(yùn)動(dòng)過程中相互摩擦、碰撞分裂形成大小不等的水珠，大水珠帶正電荷，小水珠帶負(fù)電荷。小水珠質(zhì)量輕被上升氣流帶到上層云層，大水珠質(zhì)量重則留在下層或降落到地面，這樣便形成了帶電荷云層的分離過程。當(dāng)帶電荷云層逐步積累到足夠的電荷量時(shí)，便產(chǎn)生閃電現(xiàn)象，形成雷電。

（實(shí)驗(yàn)證明：水滴分裂時(shí)，確實(shí)大水珠帶正電荷，小水珠帶負(fù)電荷這一理論；分裂水滴所需氣流的速度為3-8m/s這正是雷云中上升氣流的速度）

4.雷云起電機(jī)制（2）電場極化論

距地面80公里左右的電離層具有一定的導(dǎo)電能力，而且是帶正電荷的，而大地是帶負(fù)電荷，故形成比較穩(wěn)定的大氣電場。在電離層和地這兩個(gè)帶電導(dǎo)體中間被不導(dǎo)電的大氣所絕緣，形成一個(gè)電容器。使處于其中的云層上端帶負(fù)電荷，下端帶正電荷，即發(fā)生極化。4.雷云起電機(jī)制（3）離子累積論由于宇宙射線和太陽黑子爆炸近地大氣中形成帶有一定量的游離子，其中正離子較重（約為電子的2000倍）不大活動(dòng)，而負(fù)離子則活動(dòng)性較大，在大氣電場和上升氣流的作用下，負(fù)離子向上運(yùn)動(dòng)，正離子向下運(yùn)動(dòng)，形成上負(fù)下正離子層。4.雷電的基本過程（3）離子累積論由于宇宙射線和太陽黑子爆炸近地大氣中形成帶有一定量的游離子，其中正離子較重（約為電子的2000倍）不大活動(dòng)，而負(fù)離子則活動(dòng)性較大，在大氣電場和上升氣流的作用下，負(fù)離子向上運(yùn)動(dòng)，正離子向下運(yùn)動(dòng)，形成上負(fù)下正離子層。5、閃電和雷鳴的過程地面因受近地面積雨云中的電荷感應(yīng)，也帶上了與云底不同的電荷，從而形成電場。正負(fù)電荷之間是互相吸引的，但是空氣的導(dǎo)電性能很差，只有當(dāng)正負(fù)電荷越聚越多，電場發(fā)展到一定強(qiáng)度時(shí)，阻擋它們匯合的空氣層才會(huì)被擊穿，打開一條狹窄的通道，使云中負(fù)電荷與云中上部或大地的正電荷發(fā)生高壓放電。這時(shí)候，發(fā)生的強(qiáng)烈弧光就是“閃電”，由于放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生3萬度左右的高溫，使四周空氣因受熱驟然膨脹，云中小水滴也突然間汽化膨脹，氣壓迅速變化，產(chǎn)生沖擊波，因此發(fā)生巨大聲響，這就是“雷鳴”。6、閃電的能量一般閃電的電壓可以達(dá)到十億瓦特，而一些超級(jí)閃電的電壓最高可達(dá)到十萬億瓦特。最普通的閃電的溫度大約在一萬七千攝氏度至兩萬七八攝氏度之間，其溫度是太陽的三至五倍，甚至更高。一次回?fù)羲尫诺哪芰勘任鍌€(gè)核電站的總輸出還要多。第二節(jié)雷電的分類根據(jù)閃電形狀：

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1、云內(nèi)閃：

在同一塊云中不同云區(qū)帶有正負(fù)不同的電荷，在正負(fù)荷電區(qū)之間的電場達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí)，在同一塊云中同樣可發(fā)生放電現(xiàn)象，2、云際閃：當(dāng)帶有正負(fù)不同電荷的兩塊云之間的電場達(dá)到可擊穿強(qiáng)度時(shí)，在兩塊云之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。3、云地閃：發(fā)生在云層和地面間的放電現(xiàn)象。線狀閃電株?duì)铋W電枝狀閃電片狀閃電球狀閃電：特指雷暴過程中所發(fā)生的一種運(yùn)動(dòng)著的發(fā)光球一般認(rèn)為球狀閃電就是一個(gè)等離子體球典型的球閃有桔子或小柚子那么大，其直徑約為20-30cm；輻射功率小于200W可以呈現(xiàn)紅色、桔黃色、亮白色、藍(lán)色、甚至可以是綠色生命期約10s球狀閃電球閃一般出現(xiàn)在雷暴發(fā)展的旺盛期大部分的球閃幾乎與地閃同時(shí)出現(xiàn)球閃出現(xiàn)在地面以上幾米的高度內(nèi)以每秒幾米的速度水平運(yùn)動(dòng)，也可懸浮在空中不動(dòng)從云向地面降落的球閃，一般不會(huì)上升目前尚無理論能說明球閃所表現(xiàn)出的行為特征和它不上升的事蛛狀閃電知識(shí)拓展1、易遭受雷擊的建筑和物體2、建筑物上的避雷針。

返回1、高大的建筑物，如水塔、電視塔及高聳的廣告牌等。2、孤立、突出在曠野的建筑物以及高大的樹木。3、電視機(jī)的室外天線和屋頂上的各種金屬突出物，如太陽能熱水器等。4、建筑物表面的突出部位和物體，如屋脊、檐角、煙筒、管道等?？梢园牙纂娨_使建筑物免遭雷擊!第三節(jié)雷電的危害雷電放電形式及危害雷電過電壓入侵一.直擊雷1、定義

指雷云直接通過人體、建筑物或設(shè)備等對地所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象。產(chǎn)生的高溫可達(dá)到某些物體的燃點(diǎn)或熔點(diǎn)，強(qiáng)大的沖擊波可使建筑物或設(shè)備毀壞。2、直接雷危害（1）雷電流的熱效應(yīng)①如果雷電流通過金屬體的截面不夠大，溫升可達(dá)到熔點(diǎn)，將金屬體熔化。②由于瞬間產(chǎn)生大熱量，致使物體內(nèi)部的水分大量變成蒸汽，并形式膨脹產(chǎn)生爆炸，產(chǎn)生沖擊波。（2）雷電產(chǎn)生的次聲波雷雨云迅速放電而突然收縮會(huì)產(chǎn)生0.1-10Hz的次聲波，對人、畜有傷害作用。（3）雷電流的電動(dòng)力效應(yīng)間距較近的兩根導(dǎo)線上流過電流時(shí)產(chǎn)生的安培力使得兩根導(dǎo)線會(huì)互相吸引，當(dāng)此力過大時(shí)，可使導(dǎo)線折斷。I1I2F1F2二、感應(yīng)雷擊1、靜電感應(yīng)：指云中放電使云中電荷突然消失，導(dǎo)致地面物體靜電感應(yīng)的電荷產(chǎn)生很高的電壓，引起放電，但比直接雷電流小，相應(yīng)破壞程度小于直接雷。2、電磁感應(yīng)：指直接雷擊電流在閃電通道周圍空間產(chǎn)生磁場，使附近金屬導(dǎo)體上激發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢或感應(yīng)電流，致使某些用電設(shè)備電擊而毀壞。二、感應(yīng)雷擊3、電磁脈沖輻射：

指雷擊放電時(shí)，脈沖電流向外輻射電磁波，致使對瞬態(tài)電磁脈沖極其敏感的某些現(xiàn)代電子設(shè)備失效。4、雷電過電壓侵入：指直接雷或感應(yīng)雷使導(dǎo)體或金屬管道產(chǎn)生的過電壓，沿著導(dǎo)線或金屬管道從遠(yuǎn)處雷區(qū)傳來，造成設(shè)備擊穿損壞。這種損壞占相當(dāng)大的比重，是防雷的重點(diǎn)。由于雷擊而導(dǎo)致油罐爆炸由于雷擊建筑物被燒毀由于雷擊而導(dǎo)致暗敷線路的損壞熱水器被雷擊壞電話系統(tǒng)被雷擊壞分配電柜被雷擊壞鐵路沿線和樹木被雷擊壞電涌導(dǎo)致的損壞第四節(jié)雷電危害人身的四種形式直接雷擊：在雷電現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，閃電直接襲擊到人體，因?yàn)槿耸且粋€(gè)很好的導(dǎo)體，高達(dá)幾萬到十幾萬安培的雷電電流，由人的頭頂部一直通過人體到兩腳，流入到大地。人因此而遭到雷擊，受到雷電的擊傷，嚴(yán)重的甚至死亡。第四節(jié)雷電危害人身的四種形式研究表明，雷雨天氣在室外行走時(shí)身上有金屬物品時(shí)更容易導(dǎo)致直接雷擊！跨步電壓：當(dāng)雷電從云中泄放到大地時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位場。電位的分布是越靠近地面雷擊點(diǎn)的地方電位越高；遠(yuǎn)離雷擊點(diǎn)的電位就低。如果在雷擊時(shí)，人的兩腳站的地點(diǎn)電位不同，這種電位差在人的兩腳間就產(chǎn)生電壓，也就有電流通過人的下肢。兩腿之間的距離越大，跨步電壓也就越大。第四節(jié)雷電危害人身的四種形式3kVTT563GB17.02.99當(dāng)雷電流流入大地的時(shí)候，由于土壤散流電阻的存在，使地表面電位分布不均勻，如喇叭形狀，在這喇叭形曲線上任意兩點(diǎn)間都存在電位差，（電流強(qiáng)度、土壤電阻率分布），兩腳間距越大，跨步電壓越高，電流強(qiáng)度也就越大，也就越危險(xiǎn)。接觸雷擊：雷擊其他物體，如建筑物、大樹、電桿時(shí)，雷電流由該物體上流過，在物體上順電流方向上每兩點(diǎn)之間有較大的電位差。如果人體某部分接觸到被雷擊的物體時(shí)，雷電流就從接觸點(diǎn)進(jìn)入人體。從另一接觸點(diǎn)或腳底流出。比較多見的接觸雷擊是手或身體接觸到建筑物的避雷引下線、自來水管、用電器的接地線等。第四節(jié)雷電危害人身的四種形式旁側(cè)閃絡(luò)：當(dāng)雷電擊中一個(gè)物體時(shí)，強(qiáng)大的雷電電流，通過物體泄放到大地。一般情況下，電流是最容易通過電阻小的通道穿流的。人體的電阻很小，如果人就在這雷擊中的物體附近，雷電電流就會(huì)在人頭頂高度附近，將空氣擊穿，再經(jīng)過人體泄放下來。使人遭受襲擊。第四節(jié)雷電危害人身的四種形式易被雷電襲擊的對象

雷電“喜愛”在尖端放電。在雷雨交加時(shí)，人在曠野行走，扛著帶鐵的金屬農(nóng)具，騎在摩托車上，舉起高爾夫球桿時(shí)，在電線桿、大樹下躲雨，就容易成為放電的對象而遭受雷擊。?高聳突出的建筑物，如水塔、電視塔、高聳的廣告牌等?內(nèi)部有大量金屬設(shè)備的廠房；?孤立、突出在曠野的建筑物以及自然界中的樹木；?屋頂上的各種金屬突出物，如電視機(jī)天線，旗桿、廣告牌等；?建筑物屋面的突出部位和物體，如煙囪、管道、太陽能熱水器等，還有屋脊和檐角等。第五節(jié)雷擊規(guī)律認(rèn)識(shí)雷擊事故的規(guī)律很重要，掌握雷電的規(guī)律和性質(zhì)才能駕馭它，可采用避雷措施，大大減少了雷電造成的危害和損失。

研究表明，地閃總是經(jīng)最短路徑和電阻最小的路徑放電，所以雷電容易擊中電阻小或者容易導(dǎo)電的物體、建筑和設(shè)備設(shè)施。5、房屋局部漏雨或局部房角新修繕且十分潮濕之處。

6、高聳和孤立的建筑物。

7、曾經(jīng)遭受過雷擊的地區(qū)或建筑物。

8、鐵皮屋頂。大面積的金屬屋頂，很易和雷雨云產(chǎn)生感應(yīng)電荷而遭受雷擊。

9、收音機(jī)天線、電視天線和空曠地區(qū)的高低壓架空電力線及架空通訊線、架空信號(hào)線。易受雷擊的地點(diǎn)和物體10、地下管線多或管線交叉點(diǎn)處。

11、山區(qū)泉眼、風(fēng)口或地下有金屬礦床的地點(diǎn)及其附近的建、構(gòu)筑物。

12、鐵路沿線或鐵道終端。

13、高大的樹木和屋頂旗桿。

14、人流集中活動(dòng)的建筑物內(nèi)，如影劇院、會(huì)堂、集中的商場等。16、各類有集中元器件的電子設(shè)備和系統(tǒng)以及用長電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)母鞣N電路系統(tǒng)等，其產(chǎn)生不良作用或造成損害的電磁現(xiàn)象統(tǒng)稱電磁干擾。

需要強(qiáng)調(diào)指出，雷暴期間諸如樹木、建筑物、鉆井架，甚至空曠地面上的孤立茅草屋、鐵道樞紐、鹽地鹽山等地面物都有可能引雷，引雷時(shí)都將形成閃電電磁干擾。第六節(jié)雷電預(yù)防措施一、建筑物、電力設(shè)備等的防雷措施

對于易遭受雷擊的建筑物、輸電線路等設(shè)備設(shè)施和場地，常采用安裝避雷針、避雷塔或者避雷器等防雷裝置將雷電電流引入地下。第六節(jié)雷電預(yù)防措施現(xiàn)代避雷針是美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)明的。富蘭克林認(rèn)為閃電是一種放電現(xiàn)象。為了證明這一點(diǎn)，他在1752年7月的一個(gè)雷雨天，冒著被雷擊的危險(xiǎn)，將一個(gè)系著長長金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進(jìn)雷雨云中，在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，富蘭克林手接近鑰匙，鑰匙上迸出一串電火花。手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱，富蘭克林沒有受傷。注意：這個(gè)試驗(yàn)是很危險(xiǎn)的，千萬不要擅自嘗試。1753年，俄國著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，不幸被雷電擊死，這是做雷電實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)犧牲者。第六節(jié)雷電預(yù)防措施在成功地進(jìn)行了捕捉雷電的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)之后，富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產(chǎn)生的電的一致性時(shí)，他就從兩者的類比中作出過這樣的推測：既然人工產(chǎn)生的電能被尖端吸收，那么閃電也能被尖端吸收。他由此設(shè)計(jì)了風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，而風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)的成功反過來又證實(shí)了他的推測。他由此設(shè)想，若能在高物上安置一種尖端裝置，就有可能把雷電引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置：把一根數(shù)米長的細(xì)鐵棒固定在高大建筑物的頂端，在鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開。然后用一根導(dǎo)線與鐵棒底端連接。再將導(dǎo)線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。第六節(jié)雷電預(yù)防措施第六節(jié)雷電預(yù)防措施第六節(jié)雷電預(yù)防措施第六節(jié)雷電預(yù)防措施第六節(jié)雷電預(yù)防措施第六節(jié)雷電預(yù)防措施第六節(jié)雷電預(yù)防措施二、人員的室外防雷的措施在雷電發(fā)生時(shí)，盡量不要到室外活動(dòng)，大多數(shù)雷擊死亡的事故都發(fā)生在戶外。所以在遇到烏云密布，狂風(fēng)暴雨即將來臨時(shí)，要盡快躲到室內(nèi)。如果躲避不及，在室外遇到雷雨天氣時(shí)，可以采取以下幾種防護(hù)措施：第六節(jié)雷電預(yù)防措施1、由于云與大地之間發(fā)生的雷電，是有選擇性的。一般情況下，高大的物體以及物體的尖端是容易被雷擊的。所以在室外不要靠近鐵塔、煙囪、電線桿等高大物體，更不要躲在大樹下或者到孤立的棚子和小屋里避雨。這是為了減少或避免受到接觸電壓和旁側(cè)閃擊以及跨步電壓的傷害。第六節(jié)雷電預(yù)防措施2、有些建筑物或構(gòu)筑物為了防止直擊雷的襲擊，都安裝了避雷針或避雷帶等接閃器。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，往往這些防雷裝置起到的是引雷的效果，雷電電流由接閃器通過引下線導(dǎo)入地下，它可以保護(hù)周圍不遭直擊雷的襲擊。所以如果在室外萬一無處躲藏，可以躲在與避雷裝置頂成45°夾角的圓錐范圍內(nèi)，這是一個(gè)避雷針安全保護(hù)的區(qū)域，但不要靠近這些建筑物或構(gòu)筑物。第六節(jié)雷電預(yù)防措施3、在郊外曠野里，與周圍比較，你可能是最高點(diǎn)，也就是你將處于尖端的位置，所以不要站在高處，也不要在開闊地帶騎車和騎馬奔跑，更不要撐著雨傘，拿著鐵鍬和鋤頭，或任何金屬桿等物，因?yàn)檫@樣可能會(huì)遭到直接雷擊的襲擊。要找一塊地勢低的地方，站在干燥的，最好是有絕緣功能的物體上，蹲下且兩腳并攏，使兩腿之間不會(huì)產(chǎn)生電位差。第六節(jié)雷電預(yù)防措施4、為了防止接觸電壓的影響，在室外千萬不要接觸任何金屬的東西，像電線、鋼管、鐵軌等導(dǎo)電的物體。身上最好也不要帶金屬物件，因?yàn)檫@也會(huì)感應(yīng)到雷電，灼傷人的皮膚。另外，在雷雨中也不要幾個(gè)人挨在一起或牽著手跑，相互之間要保持一定的距離，這也是避免在遭受直接雷擊后，傳導(dǎo)給他人的重要措施。第六節(jié)雷電預(yù)防措施5、當(dāng)你在野外高山活動(dòng)時(shí)，遇到雷雨天氣那是非常危險(xiǎn)的。在大巖石、懸崖下和山洞口躲避，會(huì)遭到雷電流產(chǎn)生的電火花的襲擊。最好是躲在山洞的里面，并且盡量躲到山洞深處，你的兩腳也要并攏，身體也不可接觸洞壁，同時(shí)也要把身上的帶金屬的物件，如手表、戒指、耳環(huán)、項(xiàng)鏈等物品摘下來，還有金屬工具也要離開身體，把它們放到一邊。

第六節(jié)雷電預(yù)防措施6、在雷雨天氣時(shí)，千萬不要到江河湖溏等水面附近去活動(dòng)。因?yàn)樗w的導(dǎo)電性能好，有人統(tǒng)計(jì)過人在水中和水邊被雷電擊死、擊傷事故發(fā)生的概率特別高。所以在雷電發(fā)生時(shí)，要盡快上岸躲避，并且要遠(yuǎn)離水面。第六節(jié)雷電預(yù)防措施7、如果你能找到一棟有金屬門窗并裝有避雷針的建筑物，躲在里面是非常安全的。如果能有汽車，將車的門窗關(guān)閉好躲在里，這也是很安全的。因?yàn)榻饘俚钠囃鈿な且粋€(gè)非常好的屏蔽。若一旦有雷擊，金屬的外殼就會(huì)很容易地把雷電電流導(dǎo)入大地。第六節(jié)雷電預(yù)防措施三、室內(nèi)防雷的措施雷電來臨時(shí)，躲到室內(nèi)是比較安全的，但這也只是相對室外而言。在室內(nèi)除了會(huì)遭受直擊雷侵襲外，雷擊電磁脈沖也會(huì)通過引入室內(nèi)的電源線、信號(hào)線、無線天線的饋線等通道，進(jìn)入到室內(nèi)。所以在室內(nèi)如果不注意采取措施，也可能遭受雷電的襲擊。室內(nèi)防止雷電災(zāi)害應(yīng)當(dāng)采取以下措施。第六節(jié)雷電預(yù)防措施1、發(fā)生雷雨時(shí)，在房間內(nèi)一定要關(guān)閉好門窗，目的是為了防止直接雷擊和球形雷的入侵。同時(shí)還要盡量遠(yuǎn)離門窗、陽臺(tái)和外墻壁，這是為了預(yù)防一旦雷擊到你所處的房屋，你可能會(huì)受接觸電壓和旁側(cè)閃擊的傷害，成為雷電電流的瀉放通道。第六節(jié)雷電預(yù)防措施2、在室內(nèi)不要靠近，更不要觸摸任何金屬管線，包括：水管、暖氣管、煤氣管等等。特別要提醒在雷雨天氣不要洗澡，尤其是不要使用太陽能熱水器洗澡。另外，室內(nèi)隨意拉一些鐵絲等金屬線，也是非常危險(xiǎn)的。在一些雷擊災(zāi)害調(diào)查中，許多人員傷亡事件都是由于在上述情況下，受到接觸電壓和旁側(cè)閃擊造成的。第六節(jié)雷電預(yù)防措施3、在房間里不要使用任何家用電器，包括：電視、