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雷电基本知识(1)
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雷云是如何形成的?

　　雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块的带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测表明，在5—l0km的高度主要是正电荷的云层，在1—5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0．1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度(大气中的电场强度约为30kV／cm，有水滴存在时约为lOkV／cm)时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热(放电通道温度高达15000℃—20000℃)，使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。

　　试述关于乌云起电的三种理论?

　　乌云起电机理有三种理论：

　　(1)水滴破裂效应：云中的水滴受强烈气流的摩擦产生电荷，而且使小的水滴带负电，小水滴容易被气流带走形成带负电的云；较大的水滴留下来形成带正电的云。

　　(2)吸收电荷效应：由于宇宙射线的作用，大气中存在着两种离子，由于空间存在自上而下的电场，该电场使得云层上部聚集负电荷，下部聚集正电荷，在气流作用下云层分离从而带电。

　　(3)水滴冰冻效应：雷云中正电荷处于冰晶组成的云区内，而负电荷处于冰滴区内。因此，有人认为，云所以带电是因为水在结冰时会产生电荷的缘故。如果冰晶区的上升气流把冰粒上的水带走的话，就会导致电荷的分离而带电了。

　　雷云的形成必须具备哪些条件?

　　雷云是产生雷电的基本因素，而雷云的形成必须具备下列三个条件：

　　(1)空气中有足够的水蒸汽；

　　(2)有使潮湿的空气能够上升并凝结为水珠的气象或地形条件；

　　(3)具有气流强烈持久地上升的条件

　　雷云一般分为哪几种?

　　雷电过电压是由雷云放电产生的，是一种自然现象，而闪电和雷鸣是相伴出现的，因而常称之为雷电。雷云通常分为热雷云和锋面雷云两种。垂直上升的湿热气流升至2～5km高空时，湿热气流中的水分逐渐凝结成浮悬的小水滴，小水滴越聚越多形成大面积的乌黑色积云。若此类积云由于某种原因而带电荷则称为热雷云。此外，水平移动的气流因温度不同，当冷、热气团相遇时，冷气团的容度较大，推举热气团上升。在它们的交界面上，热气团中的水分由于突然受冷凝结成小水滴即冰晶而形成翻腾的积云，此类积云如带电荷称为锋面雷云。通常，锋面雷云的范围比热雷云大很多，流动速度可达100～200km。所以其造成的雷电危害也较大。

　　云对云放电与云对地的放电比例如何?

　　大多数雷电放电发生在雷云之间，它对地面没有什么直接影响。雷云对大地的放电虽然只占少数。雷暴日数越多，云间放电的比重越大。云间放电与云地放电之间比，在温带约为1．5～3．0，在热带约为3～6。

　　什么叫做雷击的选择性?哪些地方最容易遭受雷击?

　　雷云的形成与气象条件及地形有关，当雷云形成之后，雷云对大地哪一点放电，虽然因素复杂多变，但客观上仍存在一定的规律。

　　通常雷击点选择在地面电场强度最大的地方，也就是在地面电荷最集中的地方，从那里升起迎面先导。地面上导电良好和地形特别突出的地方，比附近其他地方密集了更多的电荷，那里的电场强度也就越大，成为遭受雷击的目标。在地面上特别突出的地方，离雷云最近，其尖端电场强度最大。例如旷野中孤立的大树、高塔或单独的房屋、小丘顶部、房屋群中最高的建筑物的尖顶、屋脊、烟囱、避雷针、避雷线等，都是最容易遭受雷击的地方。在地面电阻率发生突然变化的地方，局部特别潮湿的地方或地形突变交界边缘之处，例如河边、湖边、沼泽地、山谷的风口等地带，也都是最容易遭受雷击的地方。

　　凡具有一定的地形、地貌、地质等特征且容易遭受雷击的地方称为易击点或易击段。这些情况，通常就叫做雷击的选择性。

　　遭受雷击是“报应”吗?

　　雷击是雷电放电的自然现象，完全不是宗教中讲的所谓“报应”。如果是，怎么解释佛教最神圣的布达拉宫在公元八世纪遭受雷击起火，使一千多座房屋毁于雷击?欧洲中世纪，雷电被说成是“神的震怒”，认为只有祈祷或敲教堂里的钟才能避免雷击，而且有不少统治者把成百吨的炸药贮放在教堂里，祈求上帝的保护。威尼斯城的一个教堂1767年遭雷击，教堂里的几百吨炸药被引爆，使整个城市的大部分被毁，三千多人被炸死。布瑞坦尼城一夜中就有24座教堂受雷击。1784年曾有一个统计，33年内就有386个教堂的类顶遭雷击，103名司钟员遭雷击丧生。直到富兰克林发明的避雷针被普遍采用，这种雷击才得到了有效的遏制。显然，雷电根本不是什么“报应”。要说“报”，只能说是对雷电没有科学认识的“报”，是心存侥幸对雷电不进行科学防御的“报”。

　　怎样大致判断雷电离你有多远?

　　由于闪电和雷声是同时发生的，闪电(光)的传播速度是每秒30万公里，而雷声的速度是每秒340米，所以看到闪电到听到雷声的时间间隔乘以340米就是雷电离你的大概距离。

　　电子设备的接地方式及接地电阻要求如何?

　　电子设备的接地方式有独立地和合设地。独立地的接地电阻值除另有规定外，一般不大于4欧，并采用一点接地方式。电子设备接地宜与防雷接地系统共设，但其接地电阻不宜大于1欧。若与防雷地分设，两接地系统的距离不宜小于20米。
雷电流的波形和极性是怎样的?

　　雷电流是单极性的脉冲波；75％～90％的雷电流是负极性的。

　　什么是雷电流的幅值、波头、波长和陡度?

　　雷电流的幅值是指脉冲电流所达到的最高值；波头是指电流上升到幅值的时间；波长(波尾)是指脉冲电流的持续时间。幅值和波头又决定了雷电流随时间上升的变化率称为雷电流的陡度。雷电流陡度对过电压有直接影响。

　　雷电流幅值的概率分布是怎样的?

　　根据我国大部分地区多年实测得到的1205个数据统计，雷电流幅值≥40kA的雷电流占45％，≥80kA的雷电流占17％，≥108kA的雷电流占10％；我国实测最大雷电流330kA只占0．1％。上述统计数据可用雷电流幅值的累积概率曲线来表示。

　　雷电流的波头和波长是怎样确定的?

　　各国测得的雷电流波形基本一致，波头长度大多在1～5μs，平均约为2～2．5μs。我国在防雷保护设计中建议采用2．6μs。波长在20—100μs，平均约为50μs，大于50μs的仅占18％—30％。在防雷保护计算中，雷电流的波形可采用2．6/50μs

　　雷电流的陡度是怎样确定的?

　　由于雷电流的波头长度变化范围不大，所以雷电流的陡度和幅值必然密切相关。我国采用2．6μs的固定波头长度，即认为雷电流的平均陡度和幅值线性相关：a=(kA/μs)即幅值较大的雷电流同时也具有较大的陡度。

　　雷电放电的重复次数和总持续时间?

　　一次雷电放电常包含多次重复冲击放电。根据约6000个实测记录统计，55％的落雷包含两次以上的冲击，3～次冲击占25％，10次冲击以上占4％；平均重复3次，最高记录可达42次。一次雷电放电的总持续时间(包含多次重复冲击放电时间)，据统计，有50％小于0．2s，大于0．62s只占5％。

　　雷电的种类有哪些?

　　雷电主要有四种：直击雷、感应雷、雷电波侵人、球形雷。