1、第一章 雷電危害與雷電流v第一節 大氣電場 1.晴天大氣電場 地球是一個表面帶負電荷的球體，其所帶電荷量長期穩定在50萬庫侖左右，而在地球上空的電離層則帶有相等的正電荷。因而在電離層與地面之間存在一個電場，使電離層與地面之間的電壓約300KV。晴天大氣中始終存在方向垂直向下的大氣電場，近地面全球平均大氣電場強度約為130V/m。 2.雷雨云的電結構 一般情況下，雷雨云上部有一個正電荷中心，下部有一個負電荷中心，云的底部還有一個少量的正電荷中心。因中間區的負電荷電量最多，對云下空間產生的大氣電場起決定作用，當我們在云下方的地面上觀測，好像云是帶負電的。 3.雷雨天氣下的云地大氣電場 由于云帶負電

2、，在靜電感應作用下，云下的地面帶正電，形成了垂直向上的云地大氣電場。 晴天大氣電場等勢積雨云 + + + + + + + + + + + 積雨云中電荷的典型分布+ + L4.雷云起電的幾種假說v感應起電學說 由于地球帶負電，其上空的電離層帶有等量的正電荷，于是在電離層與地面之間就形成了一個垂直指向地面的大氣電場。 在大氣電場的作用下，云中的水滴將被極化，其上部出現負電荷，下部出現正電荷。同時在大氣宇宙射線的作用下，空氣發生電離，產生正、負離子。極化的水滴在下落過程中與空氣中電離產生的離子相遇，水滴下部將俘獲負離子，而正離子則被排斥而上升，這樣整個水滴就帶上了負電荷 。溫差起電學說 在冰中有一小

3、部分的分子處于電離狀態，形成較輕的H和較重的OH離子。并且其濃度隨溫度的升高而很快增加，溫度較高的部位離子濃度較大，溫度較低的部位離子濃度較低。H離子的擴散系數和遷移率比OH離子要大10倍以上，因此當冰中有溫度梯度時就會出現離子濃度梯度。由于溫度熱端起初具有較高的正、負離子，而后沿此濃度梯度，H離子擴散的快，導致正、負離子分離，使冷端獲得凈的正電荷電量，而熱的一端獲得凈的負電荷，冰體中電荷生成的電場阻止電荷分離的繼續，最后達到動態平衡狀態。 積雨云中的溫差起電有兩種方式，一種是積雨云中的冰粒、雹粒相互碰撞接觸時，由于溫度的差異而發生離子的遷移，在重力和氣流的雙重作用下，使雷雨云中的正、負電荷分

4、布發生差異；另一種是積雨云中的過冷卻水滴，遇凝結核時快速凝結形成冰殼，同時放出潛熱，當冰殼內的水逐漸凝結，導致冰殼體積增大而使外層冰殼破裂而產生冰屑。這種冰屑是帶正電的，他們較輕而小，易被上升氣流攜至云的上部。所以，積雨云的上部聚集大量的正電荷。破碎起電學說 雷雨云底部有相當數量的大水滴，其半徑超過毫米，在大氣電場的作用下，大水滴的上部為負電荷，下部為正電荷。大水滴在強烈的上升氣流作用下而破碎。最初水滴被變為扁平狀，然后其下表面被氣流吹得凹進去，形成以液體圓環為外邊界的、環狀大口袋，當口袋破裂時產生許多小水滴。較大的水滴帶正電荷，較小的水滴帶負電荷，由于較小的水滴質量輕，會被上升氣流攜帶到云的

5、上部，而帶正電荷的較大水滴因重力沉降聚集在云底附近。因此，雷雨云的底部往往出現一定數量的正電荷。 v第二節 閃電的分類 閃電是指一部分帶電的云層與另部分帶異電荷的云層，或者是帶電云層與地面、物體之間迅猛的放電現象。1.按閃電發生的空間位置分類 云內閃電 云際閃電2.按閃電的形狀分類 線狀閃電 帶狀閃電 連珠狀閃電 片狀閃電 球狀閃電3.按閃電的位置分類 云閃 地閃 線狀閃電帶狀閃電片狀閃電連珠狀閃電 4.按雷電流的正負、有無回擊 、先導方向分類地閃的四種類型（l和r分別代表先導和回擊,V代表發展方向）第三節 雷電的破壞作用v雷電流的熱效應v雷電流的沖擊波效應v雷電流的電動力作用v靜電感應v電磁

6、感應v高電位引入v雷電反擊v跨步電壓v接觸電壓v旁側閃擊 兩根載流導體間的電動力的作用 金屬屋面建筑物靜電感應雷雨云 電磁感應原理第四節 雷擊的選擇性v尖端物體v導電性良好的物體v土壤電阻率發生突變的區域第五節 雷電流v1閃電中可能出現的三種雷擊見附圖6.1，其參量應符合附表6.1附表6.3的規定。雷擊參數的定義應按附圖6.2確定。v2對雷電流的電荷量Qs和單位能量可近似按下列計算式計算。 Qs = (10.7)IT2 （C） WR = (12)(10.7)I2T2 （J/） 式中 I 雷電流幅值（A）； T2半值時間（s）。 短時雷擊 長時間雷擊 短時首次雷擊后續雷擊長時間雷擊 首次雷擊的雷

7、電流參量首次雷擊的雷電流參量 雷電流參數雷電流參數防雷建筑物類別防雷建筑物類別一類二類三類I 幅值（kA）200150100T1波頭時間（s）101010T2半值時間（s）350350350Qs電荷量（C）1007550W/R單位能量（MJ/）105.62.5 注： 1.因為全部電荷量Qs的本質部分包括在首次雷擊中，故所規定的值考慮合并了所有短時間雷擊的電荷量。 2.由于單位能量W/R的本質部分包括在首次雷擊中，故所規定的值考慮合并了所有短時間雷擊的單位能量。后續雷擊參量 雷電流參數雷電流參數防雷建筑物類別防雷建筑物類別一類一類二類二類三類三類I 幅值（kA）5037.525T1波頭時間（s）

8、0.250.250.25T2半值時間（s）100100100I/T1平均陡度（kA/s）200150100 長時間雷擊的雷電流參量長時間雷擊的雷電流參量 雷電流參數雷電流參數防雷建筑物類別防雷建筑物類別一類一類二類二類三類三類Ql電荷量（C）200150100T時間（s）0.50.50.5 第六節 幾個基本概念v直擊雷 閃電直接擊在建筑物、其他物體、大地或防雷裝置上，產生電效應、熱效應和機械力者 。v雷電感應 閃電放電時，在附近導體上產生的靜電感應和電磁感應，它可能使金屬部件之間產生火花 。 v靜電感應 由于雷云的作用，使附近導體上感應出與雷云符號相反的電荷，雷云主放電時，先導通道中的電荷迅速中和，在導體上的感應電荷得到釋放，如不就近泄入地中就會產生很高的電位 。v電磁感應 由于雷電流迅速變化在其周圍空間產生瞬變的強電磁場，使附近導體上感應出很高的電動勢 。v雷電波浸入 由于雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內，危及人身安全或損壞設備。 v雷擊 閃擊中的一次放電 。v短時雷擊 脈沖電流的半值時間T2短于2ms的雷擊 。v