雷電形成過程、機理及特征分析課件

雷電形成過程、機理及特征分析四組2014年10月17日目錄雷電形成過程雷電形成機理雷電特征分析1.雷電形成過程積云大空電塊氣荷的悶積云熱累頂潮到部一帶濕定正的數(shù)電時量，候時底，部強

聚水大集蒸的負氣電電受場，熱力接使

近上大地升氣面，擊時遇穿，,冷發(fā)地生面空云感氣層應(yīng)凝與出結(jié)大正形地電間，這成的樣積放在云電云。，層就和是

大雷地擊之，間一形部成分

了能一量個以電光容形器式。放出,就是閃電。地面雷電是怎樣形成的2.雷電形成機理2.1雷云雷云：指產(chǎn)生閃電的云，即雷雨云或積雨云。2.1.1雷云的形成：形成雷云的三個條件：空氣中必須含有充分的水蒸氣；太陽照射，水蒸氣上升凝結(jié)成小水滴；大氣對流。積云階段 禿積雨云階段鬃積雨云階段（a）積云階段：有一個或多個云塔表征（c）消散階段：有下沉氣流和不斷削弱的對流性降雨表征（b）成熟階段：有同時存在的上升氣流和下沉氣流以及降雨共同表征2.1.2

雷云的電結(jié)構(gòu)雷云的分成三個電荷集中區(qū)（公認的典型電結(jié)構(gòu)模型）。高度（km）108642+4C-20C+24C-30

0

C-8

0

C-1.5

0

C最高集中區(qū)為正電荷中間集中區(qū)為負電荷最低集中區(qū)為正電荷由于負電荷中心離地面近，正負電荷中心離地面遠，地面觀測云多數(shù)帶負電。2.1.3

雷云放電2.2

電離層與地面間的電荷平衡電離層與地面間的電荷平衡，主要由于雷暴的形成和雷擊作用，把正電荷從大地送回到電離

層，起到對電離的正電荷充電作用。根據(jù)衛(wèi)星觀測資料及電學觀測資料估計，在任何時刻，全球表面上連續(xù)發(fā)生著大約1000個雷暴，從而使電離層與大地之間的電場保持平衡。物體內(nèi)部的正電荷和負電荷是相等的，所以整體不顯示帶電現(xiàn)象，當某一物體所具有的正、負電荷不相等時，這個物體就顯示帶電的特性，當物體內(nèi)部的正電荷多于負電荷，物體帶正電，反之帶負電。由于電荷都有異性相吸、同性相斥的特性，所以帶電物體中的同性電荷總是受到互相排斥的電場力作用。2.3尖端放電與雷擊如果有一個帶尖鋒的金屬球，讓它帶上負電，由于電荷同性相斥的作用，球體尖鋒部分的電子受到同性電荷排斥力最強，最容易被排斥而離開金屬球，這就是“尖端放電”。地面上相對較高的建筑物，有時是避雷針，就好比金屬球上的尖鋒。雷擊最容易在這些地方發(fā)生。如圖所示:2.3.1

雷電，按云層的放電部位可將其分為以下四類：云內(nèi)閃電、云際閃電、聯(lián)珠狀閃電和云地閃電。云內(nèi)閃電：以一塊云層的上下兩端為基點，在一塊云體內(nèi)部發(fā)生的大氣放電現(xiàn)象。云際閃電：雷電若是發(fā)生在上下兩塊云層之間。聯(lián)珠狀閃電：當這兩塊積雨云在空中平行遇時，同一界面間的異性電荷就會相互吸引，在云際生多點大氣發(fā)電現(xiàn)象。云地閃電：帶電的云層對大地之間的擊穿放電。雷電，按云層的放電部位可將其分為以下四類：云內(nèi)閃電、云際閃電、聯(lián)珠狀閃電和云地閃電。以一塊云層的上下兩端為基點，在一塊云體內(nèi)部發(fā)生的大氣放電現(xiàn)象，稱為云內(nèi)閃電。

雷電若是發(fā)生在上下兩塊云層之間，則被稱為云際閃電。當這兩塊積雨云在空中平行相遇時，同一界面間的異性電荷就會相互吸引，在云際邊緣發(fā)生多點大氣發(fā)電現(xiàn)象，這就是所謂的聯(lián)珠狀閃電。云內(nèi)閃電聯(lián)珠狀閃電(1)直擊雷。大氣中帶有電荷的雷云，其對地電壓高達幾億伏。當雷云與地面凸出物之間電場強度達到空氣擊穿強度時，就發(fā)生放電現(xiàn)象，這種放電現(xiàn)象稱為直擊雷。2.3.2

雷電是一種自然放電現(xiàn)象，按其產(chǎn)生的方式及造成的危害可分為：直擊雷、感應(yīng)雷雷電靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)是雷云接近地面時，在地面凸出物的頂部感應(yīng)出大量異性電荷，在雷云與其他部位或其他雷云放電后，凸出物頂部電荷失去束縛，并以雷電波的形式高速傳播而形成的。雷電電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)是發(fā)生雷擊后，雷電流在周圍空間產(chǎn)生的迅速變化的強磁場在附近金屬導體上感應(yīng)出很高的電壓形成的。(3)球形雷擊由特殊氣體形成一種特殊雷電現(xiàn)象。它是直徑約為20cm到10m的“火球”，能在地面上滾動，可從門、窗或煙囪進入室內(nèi)，俗稱“地滾雷”。球形雷對油庫危害很大，但只在少數(shù)山區(qū)和海濱地區(qū)才發(fā)生。（4）雷電波侵入。當雷擊在架空線路或金屬管道時，產(chǎn)生的沖擊電壓形成雷電波沿管、線侵入室內(nèi)或電氣設(shè)備，危害人身及設(shè)備安全。雷電波侵入造成的事故相當嚴重，約占雷害總數(shù)的

70%。返回3.雷電特征分析雷電特征高電流高電壓能量主要集中在低頻范圍高電流根據(jù)統(tǒng)計資料表明，每次雷擊閃電電流大小和波形有很大差別，尤其是不同種類放電差別更大。雷電流在流通過程中是變化的，其在幾個微秒內(nèi)達到最大值，約數(shù)十至數(shù)百千安，然后在幾十微秒內(nèi)衰減下去。大小與地理位置、地質(zhì)條件、季節(jié)等因素都有關(guān)系。一般平原地區(qū)比山地雷電流大，正閃電比負閃電能量大，第一閃擊比隨后閃擊電流大。高電壓閃電電荷量是指一次閃電中正電荷與負電荷中和的數(shù)量。這個數(shù)量直接反映一次閃電放出的能量，也就是一次閃電的破壞力。閃電電荷的多少是由雷云帶電荷情況決定的，與地理條件和氣象情況有關(guān)，也存在很大的隨機性。大量觀測數(shù)據(jù)表明，一次閃電放電電荷可從零點幾庫侖到1000多庫侖，這些電荷在微秒內(nèi)瞬時放電，所以，云層對大地