雷电及其预防专题

雷电图1雷电图2雷电图3雷电图4雷电图5雷电图6雷电图7雷电图8雷电图9雷电灾害——火灾雷电灾害——火灾高能预警：下页图片可能会引起恶心、呕吐等不适症状胆小的童鞋请闭眼胆小的童鞋请随意雷电灾害——人员伤亡重庆开县雷击案雷电灾害——动物伤亡雷电灾害——建筑受损雷电灾害——财产受损高能预警：下页图片可能会引起恶心、呕吐等不适症状胆小的童鞋请闭眼胆小的童鞋请随意雷电灾害与预防

第一节雷电的形成1、雷电形成的三个基本条件：空气中必须有足够的水汽；有使潮湿水气强烈上升的气流；有使潮湿空气上升凝结成水珠或冰晶的气

象条件。2.雷云形成的物理过程当地面含水蒸气的空气受到炽热的地面烘烤受热而上升，或者较温暖的潮湿空气与冷空气相遇而被抬高都会产生向上的气流。含大量水蒸气的空气上升时温度逐渐下降形成雨滴、冰雹（称为水成物），这些水成物受大气电场、重力、对流以及温差、碰撞感应、破碎等起电效应的同时作用，正负电荷分别在云的不同部位积聚，就形成了积雨云，即雷雨云。3.雷云的结构雷雨云可分为三个电荷集中区：云中最高区是正电荷，中间区为负电荷，最低区为正电荷。

雷雨下部虽带正电，但电荷量较少，所以，雷雨云绝大部分整体对地还是显示为负电荷区。3.雷云的结构4.雷云起电机制

（1）雨滴分裂论

当潮湿水气上升到高空，由于高空气温较低，在上升气流运动过程中逐渐凝结增大，形成小水滴。由于上升气流的不稳定，水滴在运动过程中相互摩擦、碰撞分裂形成大小不等的水珠，大水珠带正电荷，小水珠带负电荷。小水珠质量轻被上升气流带到上层云层，大水珠质量重则留在下层或降落到地面，这样便形成了带电荷云层的分离过程。当带电荷云层逐步积累到足够的电荷量时，便产生闪电现象，形成雷电。

（实验证明：水滴分裂时，确实大水珠带正电荷，小水珠带负电荷这一理论；分裂水滴所需气流的速度为3-8m/s这正是雷云中上升气流的速度）

4.雷云起电机制（2）电场极化论

距地面80公里左右的电离层具有一定的导电能力，而且是带正电荷的，而大地是带负电荷，故形成比较稳定的大气电场。在电离层和地这两个带电导体中间被不导电的大气所绝缘，形成一个电容器。使处于其中的云层上端带负电荷，下端带正电荷，即发生极化。4.雷云起电机制（3）离子累积论由于宇宙射线和太阳黑子爆炸近地大气中形成带有一定量的游离子，其中正离子较重（约为电子的2000倍）不大活动，而负离子则活动性较大，在大气电场和上升气流的作用下，负离子向上运动，正离子向下运动，形成上负下正离子层。4.雷电的基本过程（3）离子累积论由于宇宙射线和太阳黑子爆炸近地大气中形成带有一定量的游离子，其中正离子较重（约为电子的2000倍）不大活动，而负离子则活动性较大，在大气电场和上升气流的作用下，负离子向上运动，正离子向下运动，形成上负下正离子层。5、闪电和雷鸣的过程地面因受近地面积雨云中的电荷感应，也带上了与云底不同的电荷，从而形成电场。正负电荷之间是互相吸引的，但是空气的导电性能很差，只有当正负电荷越聚越多，电场发展到一定强度时，阻挡它们汇合的空气层才会被击穿，打开一条狭窄的通道，使云中负电荷与云中上部或大地的正电荷发生高压放电。这时候，发生的强烈弧光就是“闪电”，由于放电时会产生3万度左右的高温，使四周空气因受热骤然膨胀，云中小水滴也突然间汽化膨胀，气压迅速变化，产生冲击波，因此发生巨大声响，这就是“雷鸣”。6、闪电的能量一般闪电的电压可以达到十亿瓦特，而一些超级闪电的电压最高可达到十万亿瓦特。最普通的闪电的温度大约在一万七千摄氏度至两万七八摄氏度之间，其温度是太阳的三至五倍，甚至更高。一次回击所释放的能量比五个核电站的总输出还要多。第二节雷电的分类根据闪电形状：

枝状、片状、球状、蛛状等闪电发生位置：云闪地闪云内闪电云际闪电云空闪电正地闪负地闪1、云内闪：

在同一块云中不同云区带有正负不同的电荷，在正负荷电区之间的电场达到可击穿强度时，在同一块云中同样可发生放电现象，2、云际闪：当带有正负不同电荷的两块云之间的电场达到可击穿强度时，在两块云之间发生的放电现象。3、云地闪：发生在云层和地面间的放电现象。线状闪电株状闪电枝状闪电片状闪电球状闪电：特指雷暴过程中所发生的一种运动着的发光球一般认为球状闪电就是一个等离子体球典型的球闪有桔子或小柚子那么大，其直径约为20-30cm；辐射功率小于200W可以呈现红色、桔黄色、亮白色、蓝色、甚至可以是绿色生命期约10s球状闪电球闪一般出现在雷暴发展的旺盛期大部分的球闪几乎与地闪同时出现球闪出现在地面以上几米的高度内以每秒几米的速度水平运动，也可悬浮在空中不动从云向地面降落的球闪，一般不会上升目前尚无理论能说明球闪所表现出的行为特征和它不上升的事蛛状闪电知识拓展1、易遭受雷击的建筑和物体2、建筑物上的避雷针。

返回1、高大的建筑物，如水塔、电视塔及高耸的广告牌等。2、孤立、突出在旷野的建筑物以及高大的树木。3、电视机的室外天线和屋顶上的各种金属突出物，如太阳能热水器等。4、建筑物表面的突出部位和物体，如屋脊、檐角、烟筒、管道等。可以把雷电引开使建筑物免遭雷击!第三节雷电的危害雷电放电形式及危害雷电过电压入侵一.直击雷1、定义

指雷云直接通过人体、建筑物或设备等对地所产生的电击现象。产生的高温可达到某些物体的燃点或熔点，强大的冲击波可使建筑物或设备毁坏。2、直接雷危害（1）雷电流的热效应①如果雷电流通过金属体的截面不够大，温升可达到熔点，将金属体熔化。②由于瞬间产生大热量，致使物体内部的水分大量变成蒸汽，并形式膨胀产生爆炸，产生冲击波。（2）雷电产生的次声波雷雨云迅速放电而突然收缩会产生0.1-10Hz的次声波，对人、畜有伤害作用。（3）雷电流的电动力效应间距较近的两根导线上流过电流时产生的安培力使得两根导线会互相吸引，当此力过大时，可使导线折断。I1I2F1F2二、感应雷击1、静电感应：指云中放电使云中电荷突然消失，导致地面物体静电感应的电荷产生很高的电压，引起放电，但比直接雷电流小，相应破坏程度小于直接雷。2、电磁感应：指直接雷击电流在闪电通道周围空间产生磁场，使附近金属导体上激发感应电动势或感应电流，致使某些用电设备电击而毁坏。二、感应雷击3、电磁脉冲辐射：

指雷击放电时，脉冲电流向外辐射电磁波，致使对瞬态电磁脉冲极其敏感的某些现代电子设备失效。4、雷电过电压侵入：指直接雷或感应雷使导体或金属管道产生的过电压，沿着导线或金属管道从远处雷区传来，造成设备击穿损坏。这种损坏占相当大的比重，是防雷的重点。由于雷击而导致油罐爆炸由于雷击建筑物被烧毁由于雷击而导致暗敷线路的损坏热水器被雷击坏电话系统被雷击坏分配电柜被雷击坏铁路沿线和树木被雷击坏电涌导致的损坏第四节雷电危害人身的四种形式直接雷击：在雷电现象发生时，闪电直接袭击到人体，因为人是一个很好的导体，高达几万到十几万安培的雷电电流，由人的头顶部一直通过人体到两脚，流入到大地。人因此而遭到雷击，受到雷电的击伤，严重的甚至死亡。第四节雷电危害人身的四种形式研究表明，雷雨天气在室外行走时身上有金属物品时更容易导致直接雷击！跨步电压：当雷电从云中泄放到大地时，就会产生一个电位场。电位的分布是越靠近地面雷击点的地方电位越高；远离雷击点的电位就低。如果在雷击时，人的两脚站的地点电位不同，这种电位差在人的两脚间就产生电压，也就有电流通过人的下肢。两腿之间的距离越大，跨步电压也就越大。第四节雷电危害人身的四种形式3kVTT563GB17.02.99当雷电流流入大地的时候，由于土壤散流电阻的存在，使地表面电位分布不均匀，如喇叭形状，在这喇叭形曲线上任意两点间都存在电位差，（电流强度、土壤电阻率分布），两脚间距越大，跨步电压越高，电流强度也就越大，也就越危险。接触雷击：雷击其他物体，如建筑物、大树、电杆时，雷电流由该物体上流过，在物体上顺电流方向上每两点之间有较大的电位差。如果人体某部分接触到被雷击的物体时，雷电流就从接触点进入人体。从另一接触点或脚底流出。比较多见的接触雷击是手或身体接触到建筑物的避雷引下线、自来水管、用电器的接地线等。第四节雷电危害人身的四种形式旁侧闪络：当雷电击中一个物体时，强大的雷电电流，通过物体泄放到大地。一般情况下，电流是最容易通过电阻小的通道穿流的。人体的电阻很小，如果人就在这雷击中的物体附近，雷电电流就会在人头顶高度附近，将空气击穿，再经过人体泄放下来。使人遭受袭击。第四节雷电危害人身的四种形式易被雷电袭击的对象

雷电“喜爱”在尖端放电。在雷雨交加时，人在旷野行走，扛着带铁的金属农具，骑在摩托车上，举起高尔夫球杆时，在电线杆、大树下躲雨，就容易成为放电的对象而遭受雷击。♦高耸突出的建筑物，如水塔、电视塔、高耸的广告牌等♦内部有大量金属设备的厂房；♦孤立、突出在旷野的建筑物以及自然界中的树木；♦屋顶上的各种金属突出物，如电视机天线，旗杆、广告牌等；♦建筑物屋面的突出部位和物体，如烟囱、管道、太阳能热水器等，还有屋脊和檐角等。第五节雷击规律认识雷击事故的规律很重要，掌握雷电的规律和性质才能驾驭它，可采用避雷措施，大大减少了雷电造成的危害和损失。

研究表明，地闪总是经最短路径和电阻最小的路径放电，所以雷电容易击中电阻小或者容易导电的物体、建筑和设备设施。5、房屋局部漏雨或局部房角新修缮且十分潮湿之处。

6、高耸和孤立的建筑物。

7、曾经遭受过雷击的地区或建筑物。

8、铁皮屋顶。大面积的金属屋顶，很易和雷雨云产生感应电荷而遭受雷击。

9、收音机天线、电视天线和空旷地区的高低压架空电力线及架空通讯线、架空信号线。易受雷击的地点和物体10、地下管线多或管线交叉点处。

11、山区泉眼、风口或地下有金属矿床的地点及其附近的建、构筑物。

12、铁路沿线或铁道终端。

13、高大的树木和屋顶旗杆。

14、人流集中活动的建筑物内，如影剧院、会堂、集中的商场等。16、各类有集中元器件的电子设备和系统以及用长电缆进行远距离传输的各种电路系统等，其产生不良作用或造成损害的电磁现象统称电磁干扰。

需要强调指出，雷暴期间诸如树木、建筑物、钻井架，甚至空旷地面上的孤立茅草屋、铁道枢纽、盐地盐山等地面物都有可能引雷，引雷时都将形成闪电电磁干扰。第六节雷电预防措施一、建筑物、电力设备等的防雷措施

对于易遭受雷击的建筑物、输电线路等设备设施和场地，常采用安装避雷针、避雷塔或者避雷器等防雷装置将雷电电流引入地下。第六节雷电预防措施现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。注意：这个试验是很危险的，千万不要擅自尝试。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者。第六节雷电预防措施在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时，他就从两者的类比中作出过这样的推测：既然人工产生的电能被尖端吸收，那么闪电也能被尖端吸收。他由此设计了风筝实验，而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想，若能在高物上安置一种尖端装置，就有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置：把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。第六节雷电预防措施第六节雷电预防措施第六节雷电预防措施第六节雷电预防措施第六节雷电预防措施第六节雷电预防措施第六节雷电预防措施二、人员的室外防雷的措施在雷电发生时，尽量不要到室外活动，大多数雷击死亡的事故都发生在户外。所以在遇到乌云密布，狂风暴雨即将来临时，要尽快躲到室内。如果躲避不及，在室外遇到雷雨天气时，可以采取以下几种防护措施：第六节雷电预防措施1、由于云与大地之间发生的雷电，是有选择性的。一般情况下，高大的物体以及物体的尖端是容易被雷击的。所以在室外不要靠近铁塔、烟囱、电线杆等高大物体，更不要躲在大树下或者到孤立的棚子和小屋里避雨。这是为了减少或避免受到接触电压和旁侧闪击以及跨步电压的伤害。第六节雷电预防措施2、有些建筑物或构筑物为了防止直击雷的袭击，都安装了避雷针或避雷带等接闪器。当雷电发生时，往往这些防雷装置起到的是引雷的效果，雷电电流由接闪器通过引下线导入地下，它可以保护周围不遭直击雷的袭击。所以如果在室外万一无处躲藏，可以躲在与避雷装置顶成45°夹角的圆锥范围内，这是一个避雷针安全保护的区域，但不要靠近这些建筑物或构筑物。第六节雷电预防措施3、在郊外旷野里，与周围比较，你可能是最高点，也就是你将处于尖端的位置，所以不要站在高处，也不要在开阔地带骑车和骑马奔跑，更不要撑着雨伞，拿着铁锹和锄头，或任何金属杆等物，因为这样可能会遭到直接雷击的袭击。要找一块地势低的地方，站在干燥的，最好是有绝缘功能的物体上，蹲下且两脚并拢，使两腿之间不会产生电位差。第六节雷电预防措施4、为了防止接触电压的影响，在室外千万不要接触任何金属的东西，像电线、钢管、铁轨等导电的物体。身上最好也不要带金属物件，因为这也会感应到雷电，灼伤人的皮肤。另外，在雷雨中也不要几个人挨在一起或牵着手跑，相互之间要保持一定的距离，这也是避免在遭受直接雷击后，传导给他人的重要措施。第六节雷电预防措施5、当你在野外高山活动时，遇到雷雨天气那是非常危险的。在大岩石、悬崖下和山洞口躲避，会遭到雷电流产生的电火花的袭击。最好是躲在山洞的里面，并且尽量躲到山洞深处，你的两脚也要并拢，身体也不可接触洞壁，同时也要把身上的带金属的物件，如手表、戒指、耳环、项链等物品摘下来，还有金属工具也要离开身体，把它们放到一边。

第六节雷电预防措施6、在雷雨天气时，千万不要到江河湖溏等水面附近去活动。因为水体的导电性能好，有人统计过人在水中和水边被雷电击死、击伤事故发生的概率特别高。所以在雷电发生时，要尽快上岸躲避，并且要远离水面。第六节雷电预防措施7、如果你能找到一栋有金属门窗并装有避雷针的建筑物，躲在里面是非常安全的。如果能有汽车，将车的门窗关闭好躲在里，这也是很安全的。因为金属的汽车外壳是一个非常好的屏蔽。若一旦有雷击，金属的外壳就会很容易地把雷电电流导入大地。第六节雷电预防措施三、室内防雷的措施雷电来临时，躲到室内是比较安全的，但这也只是相对室外而言。在室内除了会遭受直击雷侵袭外，雷击电磁脉冲也会通过引入室内的电源线、信号线、无线天线的馈线等通道，进入到室内。所以在室内如果不注意采取措施，也可能遭受雷电的袭击。室内防止雷电灾害应当采取以下措施。第六节雷电预防措施1、发生雷雨时，在房间内一定要关闭好门窗，目的是为了防止直接雷击和球形雷的入侵。同时还要尽量远离门窗、阳台和外墙壁，这是为了预防一旦雷击到你所处的房屋，你可能会受接触电压和旁侧闪击的伤害，成为雷电电流的泻放通道。第六节雷电预防措施2、在室内不要靠近，更不要触摸任何金属管线，包括：水管、暖气管、煤气管等等。特别要提醒在雷雨天气不要洗澡，尤其是不要使用太阳能热水器洗澡。另外，室内随意拉一些铁丝等金属线，也是非常危险的。在一些雷击灾害调查中，许多人员伤亡事件都是由于在上述情况下，受到接触电压和旁侧闪击造成的。第六节雷电预防措施3、在房间里不要使用任何家用电器，包括：电视、