雷电及其防护.pptVIP

雷 电 及 其 防 护 河南工业职业技术学院 戴绍基 1百 度 百 科 对 雷 电 的 解 释雷 电 现 象雷 电 是 伴 有 闪 电 和 雷 鸣 的 一 种 雄 伟 壮 观 而 又 有 点 令 人 生 畏 的 放 电 现 象 。雷 电 一 般 产 生 于 对 流 发 展 旺 盛 的 积 雨 云 中 , 因 此 常 伴 有 强 烈 的 阵 风 和 暴 雨 , 有 时 还 伴 有 冰 雹 和 龙 卷 风 。 积 雨 云 顶 部 一 般 较 高 , 可 达20 公 里 , 云 的 上 部 常 有 冰 晶 。冰 晶 的 凇 附 , 水 滴 的 破 碎 以 及 空 气 对 流 等 过 程 , 使 云 中 产 生 电 荷 。 云 中 电 荷 的 分 布 较 复 杂 , 但 总 体 而 言 , 云 的 上 部 以 正 电 荷 为 主 , 下 部 以 负 电 荷 为 主 。 因 此 , 云 的 上 、 下 部 之 间 形 成 一 个 电 位 差 。 当 电 位 差 达 到 一 定 程 度 后 , 就 会 产 生 放 电 , 这 就 是 我 们 常 见 的 闪 电 现 象 。闪 电 的 的 平 均 电 流 是3 万 安 培 , 最 大 电 流 可 达30 万 安 培 。 闪 电 的 电 压 很 高 , 约 为1 亿 至10 亿 伏 特 。 一 个 中 等 强 度 雷 暴 的 功 率 可 达 一 千 万 瓦 , 相 当 于 一 座 小 型 核 电 站 的 输 出 功 率 。放 电 过 程 中 , 由 于 闪 电 通 道 中 温 度 骤 增 , 使 空 气 体 积 急 剧 膨 胀 , 从 而 产 生 冲 击 波 , 导 致 强 烈 的 雷 鸣 。 带 有 电 荷 的 雷 云 与 地 面 的 突 起 物 接 近 时 , 它 们 之 间 就 发 生 激 烈 的 放 电 。 在 雷 电 放 电 地 点 会 出 现 强 烈 的 闪 光 和 爆 炸 的 轰 鸣 声 。 这 就 是 人 们 见 到 和 听 到 的 闪 电 雷 鸣 。 以 下 是 两 张 雷 电 照 片 。234? 电闪雷鸣是一种雄奇壮丽的自然景象,但同时它又是 一种严重威协人类生命、财产的自然灾害。当地面上的建筑物和电气设备等遭受雷击时,雷电的 放电电压可达数百万伏至数千万伏,放电电流可达几 十至几百千安,远远大于发、供电系统的正常值,其 破坏性极大。雷电可造成人畜伤亡,建筑物炸毁或燃烧,电气线路 停电及电气设备损坏等严重事故。雷电灾害已被联合 国有关部门列为“最严重的十种自然灾害之一”,并被 IEC ( 国际电工委员会 )称为“电子化时代的一大 公害”。因此,研究雷电产生的规律,以便采取有效的防护措 施,对于防止雷电造成的损害、防止建筑物的火灾和 爆炸事故,具有重要的意义。 5第 一 讲 雷 电 的 基 本 知 识 一、雷 电 的 概 念雷电是一门古老的学科。人类对雷电的认 识和研究至少已经有了数百年的历史,然 而有关雷电的一些问题至今尚未能得到完 满的解决。《雷 电》(上、下册)(R?H?Golde )《雷电防护》(J?L?Marshall )雷电研究的先驱者 ;富兰克林( 美?B?Franklin )、 罗蒙诺索夫(俄)、黎赫曼(德) 6 一. 雷 电 的 形 成雷 云 是 产 生 雷 电 的 基 本 条 件 。 雷 云 的 形 成 一 般 必 须 具 备 以 下 三 个 基 本 条 件 :1 空 气 中 应 有 足 够 的 水 蒸 气 。2 有 使 潮 湿 的 空 气 能 够 上 升 并 开 始 凝 结 为 水 珠 的 气 象 条 件 或 地 形 条 件 。3 气 流 能 够 强 烈 持 久 地 上 升 。 7 雷电过程可分为 气流上升、雷云中电荷分离 和放电三个阶段。人类至今对雷云中电荷分离的 详情不甚了解。 在雷电科学发展的过程中,有很多企图说明雷云 中电荷分离的理论,例如“ 雨滴分裂作用” 理论、 “ 离子有差别吸收” 理论、“ 冰雹与冰晶接触带电学 说” 以及“ 宇宙射线学说” 等等。 以上理论可以部分地解释雷云中电荷分离的过程, 有的也得到了模拟实验的证实。但到目前为止, 还没有一个理论可以将全部雷电现象解释清楚。 只有将各种理论综合起来,才能对雷云中电荷分 离现象给以较完善的解释。 下面仅简单介绍“ 雨滴分裂作用” 理论。 8? 在闷热的天气里,空气中的水蒸汽已接近饱和,地面 的气温变化不均,使带有大量水蒸汽的空气强烈上升, 在气流上升的过程中,水珠因摩擦而分裂为大小不等 的水滴。在快速分裂过程中,小水滴带上了负电荷并 上升,大水滴带上了正电荷并下降,于是形成了上负 下正的雷云,如图22-1 所示。(存在问题?)在上述作用下,带正(或负)电荷的水珠下降,并继 续汇