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雷電的形成
雷電是大氣中放電現象,多形成在積雨雲中。積雨雲隨著溫度和氣流的變化會不停地運動、摩擦,就形成了帶電荷的雲層。某些雲層帶有正電荷,另一些雲層帶有負電荷。由於靜電感應,會使本來不帶電的地面凸出物感應出電荷。隨著電荷的積累,雷雲的電壓逐漸升高。當不同電荷的雷雲與大地凸出物接近到一定距離時,空氣被擊穿,同時發生劇烈放電。由於放電時的溫度非常高,空氣急劇膨脹併發出爆炸聲。
雷電的形成與氣象條件及地形有關,溫度高、溼度大的季節以及地面的突出部分,較容易形成雷電。所以在夏季突出的高大建築、樹木、山頂容易遭受雷擊,就是這個道理。
雷電的分類雷電分為三種,分別為直擊雷、感應雷、球形雷。
直擊雷就是雷電對地面凸出物發生劇烈放電的現象;感應雷是指雷電時周圍空氣劇烈的磁場和電場變化,從而在金屬物體上感應出電壓;球形雷又稱“滾地雷”,它是一團電電荷的氣體,隨風或地面滾動。
雷電的危害雷擊為何會產生這麼大的危害呢?因為雷電速度很快、電流變化劇烈。雷電的放電時間約為0.00015至0.0001秒,雷電流的最大值可達200至300千安,雷雲一次放電所消耗的電能平均約為3000度,所以在雷擊的時候(即雷電流最大的那一瞬間)會引起熱的、機械的、電磁的作用,因此會造成人畜傷亡,建築物地面裝置、樹木等火災或者嚴重破壞。
如果雷電直接擊在建築或其他物體上,以致形成熱效應,使透過雷電流的物體燃燒,或由於雷電流透過物體時產生電動力作用,使物體內水分突然的蒸發,造成體內壓力劇增而發生的劈裂現象,而我們所說的雷擊木就是這麼造成的。
雷電預防1. 對於直擊雷,一般採用突出建築物一般採用“避雷針”,架空線路一般採用“接閃線”等措施。
避雷針如上圖所示。避雷針一頭指向天空,另外一頭和大地緊密相連;當雷電對建築物放電時,避雷針可以把雷電引向大地,從而避免雷電對建築物的襲擊。
接閃線如上圖所示(鐵塔最上面那一條就是接閃線)。當雷電對架空放電時,由於接閃線和大地相連,所以它可以把閃電引向大地,從而雷電入侵電力線路。
2. 對於感應雷,一般採用等電位或者浪湧保護器。如下所示:
浪湧保護器接線如下所示
浪湧保護器正常時是並聯線上路中,下端接地。線路正常時,浪湧保護器進線和出線是不通的。一旦線路電壓瞬間過高、或者電流瞬間過大,浪湧保護器瞬間導通,把大電流或、高電壓匯入大地,從而保護用電裝置免受損壞。當電壓正常時,浪湧保護器又恢復到起始狀態。
3. 對於球形雷,沒什麼特別辦法,打雷時緊閉門窗,防止球形雷侵入。
回覆列表
雷電一般產生於對流發展旺盛的積雨雲中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍捲風。積雨雲頂部一般較高,可達20公里,雲的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使雲中產生電荷。雲中電荷的分佈較複雜,但總體而言,雲的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。因此,雲的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度後,就會產生放電,這就是我們常見的閃電現象。閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。一箇中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當於一座小型核電站的輸出功率。放電過程中,由於閃電通道中溫度驟增,使空氣體積急劇膨脹,從而產生衝擊波,導致強烈的雷鳴。 帶有電荷的雷雲與地面的突起物接近時,它們之間就發生激烈的放電。在雷電放電地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電鳴。
閃電的受害者有2/3以上是在戶外受到襲擊。他們每3個人中有兩個倖存。在閃電擊死的人中,85%是女性,年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。
雷電會給人類生活造成巨大的破壞,每年的雷雨季節給人類造成的直接經濟損失就高達數億美元,每年被雷電擊中死亡的人和其他動物數量高得驚人,而且這個數量還在不斷攀升。
雷電對人體的傷害主要包括兩個型別:
(1)直擊雷:當人遭到雷擊的一瞬間,強大的電流會迅速透過人體,嚴重者可導致心跳停止、肺功能衰竭、腦組織缺氧而死亡。另外,雷擊產生的高溫弧光也會形成人體不同程度的面板灼傷和碳化。人體遭雷電擊傷,會形成樹枝狀的雷擊紋理,致使面板剝脫和出血,也可造成耳鼓和內臟破裂等等。另外,據不完全統計,在每年的雷雨季節中,世界上所發生的雷擊高達1700次左右,全世界每年大概有數千人遭受雷擊。在比較平坦的地形上,30米左右高的建築物平均每年就會被擊中一次;每座數十米及以上的高層建築物,如廣播或電視塔,每年會被擊中20次左右,每次雷擊所產生的高電壓達6億伏左右。如果沒有避雷裝置,這些建築物早就被毀掉了。從雲層到地面的閃電雷擊,它也包含了在50毫秒左右間隔之內的發生次數,也就是4次左右的獨立雷擊次數。第一次的雷擊峰值電流大約在2萬安培左右,而後續雷擊的電流峰值則會減半,最後一次雷擊很可能產生大約140安培左右的持續電流,其持續的時間可長達數十毫秒左右。
(2)雷電感應。是在雷電感應過程中產生的強大瞬間電磁場,這種強大的感應磁場,可在地面金屬網路中產生感應電荷。包括有線、無線通訊網路,電力輸電網路和其他金屬材料製成的線路系統。高強度的感應電荷會在這些金屬網路中形成強大的瞬間高壓電場,從而形成對用電裝置的高壓弧光放電,最終會導致電氣裝置燒燬。尤其對電子等弱電裝置的破壞最為嚴重,如,家用電器的電視機、電腦、通訊裝置、辦公裝置等等。每年,被感應雷電擊毀的用電裝置事故達千萬件以上。這種高壓感應電也會對人身造成傷害。