空间斜线雷电流的电磁场分布浅析.pdfVIP

第26卷增刊 电波科学学报 V01．26，Sup． CHINESE 2011年6月 JOURNALOFRADIOSCIENCE June，2011 空间斜线雷电流的电磁场分布浅析 王莹和伟朱春丹周振祝周开红 (云南师范大学物理与电子信息学院，云南昆明650092) 摘要近年来，雷电流的分析问题成为通讯系统所面临的一个重要问题，许多文献 也对其进行了分析和讨论。但大多数都是针对垂直于地面的雷电流，不具有普遍性。 文章将雷电流简化成空间斜线电流源模型，采用‘‘镜像法”分析其电磁场分布，为进 一步分析雷电现象提供了理论依据。 关键词斜线电流源；电磁场；镜像法 1．引言 雷电是一种很普遍的自然现象，由于雷电放 电是在极短的时间内释放出巨大的能量【lj，形成 的强大电流和电磁辐射具有极强的破坏力，不仅 y 干扰无线电通讯，严重时甚至使通讯中断【2】。所 以雷电流的分析问题是现在通讯系统所面对的一 个重要问题。 自然界中雷电放电主要有三种形式【3】：①云 爿’ 对地放电：②云对云放电；③云内放电。其中云 圈1研究对象的几何结 对地放电最具破坏力，为避免其对地面电子信息 构何结构 设备造成损害，我们有必要研究它在地面附近产 生的电磁效应。云层对地面放电时，由于其瞬时 设取无限长线电流源的长为￡的一部分 性，将会有很强的电流由云层流向大地。研究该 (OA)(实际生活中均为有限长，并且在处理时 现象时可以将其理想化为空间斜线电流源，即在 当作无限长的一部分进行处理)，其中流过的电流 无限大导体平面上置一斜置导线。当导线中流过 电流强度为，的电流时，其周围的空间中便产生 电磁场[41。因此空间斜电流源的研究成为分析雷 fl=4x103s一，则可以如图画出“像电流”(OA7)， 电流的重要内容。 其长度也为￡，与水平面也成口角，其中的电流 2．理论分析 强度为，，(，)，这就是此模型的“镜像法”模型。 如图l，建立空间直角坐标系，图中有一与 截面图如图2，其中电流①③为rg流I(t)与 水平面成口角的无限长线电流流入到无穷人导体 平面xoy。它将在周围的空间产生电磁场，并且 像电流，’(f)分别在竖直方向上的分量，而电流② 其场量值唯一。下面采用“镜像法”求解各场量 的值。 为电流荆与像电流，，(f)在水平方向的合成量。 收稿日期：2011-03．Ol 基金项目：国家科学摹金项目：云南省科技计划项目(2009ZC055M) 联系人：王莹E-mail：wangyin93101@163．tom 增刊 王莹等：空间斜线雷电流的电磁场分布浅析 137 由于上半空间(z0)中，电流③不影响其电 可知：BI_—／．toI—(t) (1) 磁场(因为线电流源为无限长)■所以上半空 间电磁场备量值仅受电流①②影响。 上式为极坐标形式，化为直角坐标形式便是： 曰讥幻)=丽l