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雷电是大气中大量饱和水蒸气(水滴)在空间气流的作用下,上升、下降移动过程中摩擦分裂而形成两种带不同电荷的雷云层,在雷云层之间或雷云层对地面之间构成了一个很大的电容器。随着电荷的积聚,当任何一个电荷聚集中心处的电场强度达到25 ~ 30kV/cm时,周围空气的绝缘性能遭到破坏。于是,带不同电荷的雷云层之间,雷云对地之间就会发生强烈的放电现象。
雷电瞬间放电时间仅30~50μs。放电波陡度可高达每微秒50kA,其主放电电流可达几十至几百千安。由于放电波陡度高,因此,雷电感应电压能达到300~400kV。由于放电电流很大,所以产生的温度很高,可达20000C。因此,雷电发生时,虽然时间很短,但破坏作用还是很大。
有时雷云层很低,致使地面凸物上感应出异种电荷,造成空间雷云对地面之间的放电,这就是雷击,也称直击雷。在发生雷击的同时,其附近将呈现雷电感应,分为静电感应和电磁感应两种,也具有破坏作用。
静电感应是由于雷云放电前,对地面上物体的顶端感应出大量异性电荷,呈现很高电压的现象,一旦雷云与其他部位放电后,静电感应现象也随之消失,致使聚集大量电荷,呈现很高的电压,迅速沿物体传播。电磁感应是雷击后瞬间产生又很快消失的雷电流,在其周围空间产生强大的电磁场的现象,在此电磁场作用范围内的金属体上,会产生很高的感应过电压。此感应过电压冲击波的破坏性也很大。雷云中可能同时存在着几个电荷聚集中心,所以经常出现多次重复性的放电现象,常见的为2或3次。当第一个电荷聚集中心完成放电过程后,其电位迅速下降,第二个电荷聚集中心立即向前一个放电位置移动,瞬间重复放电,每次间隔时间从几百微秒至几百毫秒不等,但其放电电流会逐次递减。第二个及以后的雷云放电电流通常不超过30kA。雷电流示波图如图10-18所示。
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