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【分析化学】 【原创】

雷电的产生机理和电磁脉冲效应

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雷电的产生机理和电磁脉冲效应

雷电放电时一种自然现象,这种现象虽为人们熟知,但对其放电机理、效应及其防护方法,则是人们长期研究的课题。泰思特小编在这里着重介绍的雷电的产生机理和电磁脉冲效应。

1、产生机理。利用高速拍电影观察方法,人们知道雷电的放电过程大致分为三个阶段:首先是先导阶段或称先导放电。此时从雷电向大地方向的电离空气分子,一步一步的发展出一条导电通道,为紧接而来的主放电阶段提供良好的放电途径。这就像用导线一段一段的把雷云和大地连接起来,为即将流过强大电流做好准备一样。在这一过程中,电流不大,发光非常微弱,肉眼难以察觉。接着就是主放电阶段,雷云中的电荷沿着先导阶段形成的放电通道,迅速泻放进入大地。这一过程电流很大,时间短促,瞬时功率极大,闪光耀眼,空气受热膨胀,发出强烈的雷鸣声。人们平常所说的雷电就是这个阶段的放电。最后是余辉放电阶段,云中的剩余电荷继续沿上述通道向大地泻放,虽然电流较小,但持续时间较长,能量也较大。

2、雷电电磁脉冲效应。雷电放电的效应有热效应、机械效应和电磁脉冲效应(静电感应、电磁感应和行波及干扰效应)这里,着重介绍电磁脉冲效应。

1)静电感应。出现雷云放电前,雷云及随后的先导阶段中的通道与大地之间形成了一定的电场,此时位于其中的金属物体会出现与雷云异号的感生电荷,一旦发生了雷云放电,该物体上的电荷来不及泻放,本身就会出现很高的对地电位,就可能引起对其他物体的火花放电。如果这种情况发生在储存有易燃易爆的油库或弹药库的内部,就会引起起火和爆炸事故。

2)电磁感应。雷击时,主放电的电流幅值很高,陡度很大。雷电通道就像一条良好的发射天线,当雷电电流流经通道时,会在周围空间辐射出强大而变化迅速的电磁场。处在辐射范围内的金属物体因此而感应到高幅值的脉冲电压或电流,并对与该物体相连的电子设备造成危害。

3)行波及干扰效应。雷电直击通信线路时,除通过热河机械效应可能造成通信线路损坏外,还会在线路上形成行波,行波可能由上述的静电荷电磁感应引起,不论是雷电直击或雷电感应所形成的行波场要沿线路向两边传播,危害较远处的设备,影响通信质量或产生危害人体健康的音响冲击。

对通信系统来说,无线电接收天线和有线电通信线路,都能接收雷电所辐射的电磁脉冲波,使通信受到干扰。通信系统受干扰的程度,除取决于雷电波在该通信系统的使用频段内所含能量的多少外,还与可视作发射天线的雷电通道在该频段上的辐射能力有关。

 

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