雷電放電時(shí)一種自然現(xiàn)象,這種現(xiàn)象雖為人們熟知,但對(duì)其放電機(jī)理、效應(yīng)及其防護(hù)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(chǎn)生機(jī)理和電磁脈沖效應(yīng)。
1、產(chǎn)生機(jī)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(gè)階段:首先是先導(dǎo)階段或稱先導(dǎo)放電。此時(shí)從雷電向大地方向的電離空氣分子,一步一步的發(fā)展出一條導(dǎo)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(dǎo)線一段一段的把雷云和大地連接起來,為即將流過強(qiáng)大電流做好準(zhǔn)備一樣。在這一過程中,電流不大,發(fā)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(dǎo)階段形成的放電通道,迅速瀉放進(jìn)入大地。這一過程電流很大,時(shí)間短促,瞬時(shí)功率極大,閃光耀眼,空氣受熱膨脹,發(fā)出強(qiáng)烈的雷鳴聲。人們平常所說的雷電就是這個(gè)階段的放電。最后是余輝放電階段,云中的剩余電荷繼續(xù)沿上述通道向大地瀉放,雖然電流較小,但持續(xù)時(shí)間較長,能量也較大。
2、雷電電磁脈沖效應(yīng)。雷電放電的效應(yīng)有熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和電磁脈沖效應(yīng)(靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)和行波及干擾效應(yīng))這里,著重介紹電磁脈沖效應(yīng)。
1)靜電感應(yīng)。出現(xiàn)雷云放電前,雷云及隨后的先導(dǎo)階段中的通道與大地之間形成了一定的電場,此時(shí)位于其中的金屬物體會(huì)出現(xiàn)與雷云異號(hào)的感生電荷,一旦發(fā)生了雷云放電,該物體上的電荷來不及瀉放,本身就會(huì)出現(xiàn)很高的對(duì)地電位,就可能引起對(duì)其他物體的火花放電。如果這種情況發(fā)生在儲(chǔ)存有易燃易爆的油庫或彈藥庫的內(nèi)部,就會(huì)引起起火和爆炸事故。
2)電磁感應(yīng)。雷擊時(shí),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(fā)射天線,當(dāng)雷電電流流經(jīng)通道時(shí),會(huì)在周圍空間輻射出強(qiáng)大而變化迅速的電磁場。處在輻射范圍內(nèi)的金屬物體因此而感應(yīng)到高幅值的脈沖電壓或電流,并對(duì)與該物體相連的電子設(shè)備造成危害。
3)行波及干擾效應(yīng)。雷電直擊通信線路時(shí),除通過熱河機(jī)械效應(yīng)可能造成通信線路損壞外,還會(huì)在線路上形成行波,行波可能由上述的靜電荷電磁感應(yīng)引起,不論是雷電直擊或雷電感應(yīng)所形成的行波場要沿線路向兩邊傳播,危害較遠(yuǎn)處的設(shè)備,影響通信質(zhì)量或產(chǎn)生危害人體健康的音響沖擊。
對(duì)通信系統(tǒng)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(tǒng)受干擾的程度,除取決于雷電波在該通信系統(tǒng)的使用頻段內(nèi)所含能量的多少外,還與可視作發(fā)射天線的雷電通道在該頻段上的輻射能力有關(guān)。
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