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雷击的原理和特征

历史 2020-08-21 22 浏览 0 评论

雷击,指打雷时电流通过人、畜、树木、建筑物等而造成杀伤或破坏。

云层之间的放电对飞行器有危害,对地面上的建筑物和人、畜影响不大,但云层对大地的放电,则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。一但对万物造成危害都可以称为被雷击。

形成

一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层,或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。这就是我们所看到的闪电和雷鸣。

当然,云层之间的放电主要对飞行器有危害,对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响,云层对大地的放电,则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。

通常雷击有三种主要形式:其一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象,叫做“直击雷”。其二是带电云层由于静电感应作用,使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,而地面某些范围由于散流电阻大,以致出现局部高电压,或者由于直击雷放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象,叫做“二次雷”或称“感应雷”。其三是“球形雷”。

特征

表现形式

雷击的主要表现形式为闪电。

雷电发生时通常产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。阳电荷和阴电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有阴电的云层相遇;阴电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数千米,但最长可达数百千米。

威力大

雷电电流平均约为20 000A(甚至更大),雷电电压大约是10的10次方伏(人体安全电压为36伏),一次雷电的时候大约为千分之一秒,平均一次雷电发出的功率达200亿千瓦(一般电饭锅的功率低于1000瓦)。

中国建造的世界上最大的水力发电站——三峡水电站,电站的装机总容量为1820万千瓦,只有一次雷电功率的千分之一。

当然雷电的电功率虽然很大,但由于放电时间短,所以闪电电流的电功并不算大,一次约为5555度。

全世界每秒就有100次以上的雷电现象,一年里雷电释放的总电能余约为17.5亿千度。

若一度电的电费为0.30元,全世界一年的雷电价值为5.25万亿元,这是一笔巨大的财富,但由于雷电时间极短,人类还难以捕捉这种电能;佛罗里达州,以及中国清华大学电机系,上海交通大学高电压实验室正不断的为人类探索着新的梦想。

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