雷電放電時一種自然現象,這種現象雖為人們熟知,但對其放電機理、效應及其防護方法,則是人們長期研究的課題。
泰思特小編在這里著重介紹的雷電的產生機理和電磁脈沖效應。
1、產生機理。利用高速拍電影觀察方法,人們知道雷電的放電過程大致分為三個階段:首先是先導階段或稱先導放電。此時從雷電向大地方向的電離空氣分子,一步一步的發展出一條導電通道,為緊接而來的主放電階段提供良好的放電途徑。這就像用導線一段一段的把雷云和大地連接起來,為即將流過強大電流做好準備一樣。在這一過程中,電流不大,發光非常微弱,肉眼難以察覺。接著就是主放電階段,雷云中的電荷沿著先導階段形成的放電通道,迅速瀉放進入大地。這一過程電流很大,時間短促,瞬時功率極大,閃光耀眼,空氣受熱膨脹,發出強烈的雷鳴聲。人們平常所說的雷電就是這個階段的放電。最后是余輝放電階段,云中的剩余電荷繼續沿上述通道向大地瀉放,雖然電流較小,但持續時間較長,能量也較大。
2、雷電電磁脈沖效應。雷電放電的效應有熱效應、機械效應和電磁脈沖效應(靜電感應、電磁感應和行波及干擾效應)這里,著重介紹電磁脈沖效應。
1)靜電感應。出現雷云放電前,雷云及隨后的先導階段中的通道與大地之間形成了一定的電場,此時位于其中的金屬物體會出現與雷云異號的感生電荷,一旦發生了雷云放電,該物體上的電荷來不及瀉放,本身就會出現很高的對地電位,就可能引起對其他物體的火花放電。如果這種情況發生在儲存有易燃易爆的油庫或彈藥庫的內部,就會引起起火和爆炸事故。
2)電磁感應。雷擊時,主放電的電流幅值很高,陡度很大。雷電通道就像一條良好的發射天線,當雷電電流流經通道時,會在周圍空間輻射出強大而變化迅速的電磁場。處在輻射范圍內的金屬物體因此而感應到高幅值的脈沖電壓或電流,并對與該物體相連的電子設備造成危害。
3)行波及干擾效應。雷電直擊通信線路時,除通過熱河機械效應可能造成通信線路損壞外,還會在線路上形成行波,行波可能由上述的靜電荷電磁感應引起,不論是雷電直擊或雷電感應所形成的行波場要沿線路向兩邊傳播,危害較遠處的設備,影響通信質量或產生危害人體健康的音響沖擊。
對通信系統來說,無線電接收天線和有線電通信線路,都能接收雷電所輻射的電磁脈沖波,使通信受到干擾。通信系統受干擾的程度,除取決于雷電波在該通信系統的使用頻段內所含能量的多少外,還與可視作發射天線的雷電通道在該頻段上的輻射能力有關。
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