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閃電的特性

來源:摘自“設計師”網站 發布時間:2011-8-15 10:04:39
         (1)雷電流的特性
  
  雷電破壞作用與峰值電流及其波形有最密切的關系。雷擊的發生、雷電流大小與許多因數有關,其中主要的有地理位置、地質條件、季節和氣象。其中氣象情況有很大的隨機性,因此研究雷電流大多數采取大量觀測記錄,用統計的方法尋找出它的概率分布的方法。根據資料表明,各次雷擊閃電電流大小和波形差別很大。尤其是不同種類放電差別更大。為此有必要作如下說明。
  
  由典型的雷雨云電荷分布可知,雷雨云下部帶負電,而上部帶正電。根據云層帶電極性來定義雷電流的極性時,云層帶正電荷對地放電稱為正閃電,而云層帶負電荷對地放電稱為負閃電。正閃電時正電荷由云到地,為正值,負閃電時負電荷由云到地,故為負值。云層對地是否發生閃電,取決于云體的電荷量及對地高度或者說云地間的電場強度。
  
  云地間放電形成的先導是從云層內的電荷中心伸向地面。這叫做向下先導。其最大電場強度出現在云體的下邊緣或地上高聳的物體頂端。雷電先導也可能是從接地體向云層推進的向上先導。因此,可以把閃分成四類,只沿著先導方向發生電荷中和的閃電叫無回擊閃電。當發生先導放電之后還出現逆先導方向放電的現象,稱為有回擊閃電。
  
  上面講到一次雷擊大多數分成3~4次放電,一般是第一次放電的電流最大,正閃電的電流比負閃電的電流大。這可以從圖1.2典型的雷雨云中的電荷分布得到理解。
  
  電流上升率數據對避雷保護問題極其重要,最大電流上升率出現在緊靠峰值電流之前。習慣上用電流波形起始時刻至幅值下降為半幅值的時間間隔來表征雷電流脈沖部分的波長。雷電流的大小與許多因素有關,各地區有很大區別,一般平原地區比山地雷電流大,正閃電比負閃電大,第一閃擊比隨后閃擊大。
  
 ?。?)閃電的電荷量
  
  閃電電荷是指一次閃電中正電荷與負電荷中和的數量。這個數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情況決定的,所以它又與地理條件和氣象情況有關,也存在很大的隨機性。從大量觀測數據表明,一次閃電放電電荷Q可從零點幾庫侖到1000多庫侖。然而在一次雷擊中,在同一地區它們的數量分布符合概率的正態分布。第一次負閃擊的放電量在10多庫侖者居多。
  
  一朵雷云是否會向大地發生閃擊,由幾個基本因素決定,其一是云層帶電荷多少,其二是把云層與大地之間形成的電容模擬為平板電容時,它對大地的電容是多少。當然這個模擬電容兩極之間的電壓就是由電容和帶電量決定的。當這個模擬電容內的電位梯度du/dl達到閃擊值時就會發生閃擊。當閃擊一旦發生,云地之間即發生急劇的電荷中和。
  
  雷電之所以破壞性很強,主要是因為它把雷云蘊藏的能量在短短的幾十μs放出來,從瞬間功率來講,它是巨大的。但據有關資料計算,每次閃擊發出的能量只相當燃燒幾千克石油所放出的能量而已。

 

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