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20
预击穿过程
• 电荷：云中大 电场在地面感 应出符号相反 的电荷。
• 动力原因。
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梯级先导过程
• 击穿/梯级先导的 发展：梯级先导 是一系列小电流 脉冲(约50m长)， 随着它的向下传 输电离一个空气 柱。
• 平均传播速度： 3×105m/S
• Fractal。
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连接过程
• 连接：向下 发展的梯级 先导与从地 面产生的向 上的连接先 导连接后， 形成一个完 整的电离通 道。
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首次回击
• 回击：在由梯级先 导形成的电离通道 中流过的大电流脉 冲，并中和了更多 的云中电荷。
• 宽频谱。
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关于回击
•
回击上行的速度约为5×107m/S，并随高度
而衰减。一般认为首次回击的峰值电流平均值为
20－40kA， 200kA的发生几率为1％。继后回击
的峰值电流分布与首次回击类似，但大小差不多
• 含有长连续电流分量的闪电对地面物体的危害为没 有连续电流闪电的几倍，因而被称作“热闪电”， 它常引起森林火灾、金属构筑物的过热损伤或高架 输电线的损坏等。
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地闪电场变化
B变化：预击穿 I变化：云内放电 L变化：先导 R变化：回击 C变化：连续电流 J变化： 回击后 M变化：C过程中 K变化：云内流光 F变化：放电后期
云空闪电
正地闪 地闪
负地闪
高层大气放电
根据闪电形状： 线状、枝状、片状、球状、蛛状等
4
(闪电发生位置)闪电分类
5
云内闪电
6
云际闪电
7
枝状闪电
8
片状闪电
9
线状闪电
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株状闪电
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蛛状闪电
12
地闪类型：
按先导所转移电荷的 极性和运动方向可分
为四类： • 下行负地闪 • 下行正地闪 • 上行负闪电 • 上行正闪电
• 闪击距离。 23
闪击距离
• 在雷电防护设计中一个重要的参量 • 闪击距离指连接先导从被雷击物体上激
发出来的瞬间被雷击物体和下行先导之 间的距离。（指先导向下运动的顶端与 闪击目标间的距离，就是与目标物直接 相连的距离，通常这一点已确定。） • hr=10*I0.65 (hr击距） • I1=5.4KA • I2=10.1KA • I3=15.8KA
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思考题
• 1、闪电的定义。 • 2、闪电的分类。 • 2.1 云闪指不与大地和地物接触的闪电，它包括
（ ）；（ ）；（ ）。 • 2.2 下列关于正地闪的叙述正确的是（ ） • A．正地闪在夏季雷暴中很常见 • B．正地闪过程转移的电荷量比负地闪要少的多 • C．大部分正地闪通常只有单次回击 • D．正地闪回击后，连续电流过程不明显
云地闪电约占总闪电的六分之一。 • 2、负地闪电约占总云地闪电的90%以上。 • 3、 正地闪产生的电流明显大于负地闪，正地
闪的平均持续时间比单次负闪击地闪持续时间 要长,大部分正地闪通常只有单次回击 。 • 4 、一次地闪过程的持续时间典型值为0. 2 s。 • 5、一次负地闪过程输送到大地的地闪电荷平 均值约为20C。
•
第七章
•
• 雷暴云闪电
1
• 一、闪电 • 二、雷 • 三、负地闪放电过程
2
一、闪 电
• 1、闪电的定义：
•
闪电指积雨云中不同符号荷电中心之
间的放电过程，或云中荷电中心与大地和
地物之间的放电过程，或云中荷电中心与
云外大气不同符号大气体电荷中心之间的
放电过程。
3
2、闪电分类
闪电发生位置：
云内闪电 云闪 云际闪电
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三、负地闪放电过程
• 负地闪放电过程定义为将云内的负电荷输送到地面的放电 过程。
• 一次始于云中的负地闪放电过程通常将几十库仑的负极性 云电荷带到地面。
• 按照国际惯例，一次完整的闪电过程定义为一次 “闪电 (flash或 lightning flash)”，其持续时间为几百毫秒到1秒钟 不等。
为首次回击的一半。 ，回击通道的电流核心为
1cm 左右，通道温度在瞬间达到30000度，由此
产生的高压使通道迅速扩张，并产生冲击波，最
终变成雷声。
每个地闪平均有4个回击
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直窜先导
• 直窜先导:一个直 窜先导快速地跟 随着回击并重新 电离传导通道。
• 暂态电离通道。 • 平均传播速度：
2×106m/S
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2、雷的描述
(1) 云地闪电通常产生最响的雷。 (2) 在超过十英里左右的距离外偶尔才能闻雷。 (3) 用看到闪电与听到第一次雷声之间的时间 间隔可以估计闪击距离。 (4) 大气湍流能减小雷的可闻度。 (5) 紧接强烈雷鸣之后，常有倾盆大雨。 (6) 雷声的强度似乎一地不同于另一地。 (7) 当隆隆声持续时，雷的音调变深沉。
• 一次闪电包括一次或几次大电流脉冲过程，被称为“闪击 (stroke)”,而其中最强的快变化部分叫“回击 （return stroke）”。闪击之间的时间间隔一般为几十毫秒， 对地闪电在人眼中所呈现的闪烁，便是由几次闪击所造成 的。
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一次完整的地闪发展过程示意图
•预击穿过程P •梯级先导L •连接过程 •首次回击R •连续电流过程C •直窜（箭式）先导 • 继后回击 •回击后
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思考题
• 2.3 下列关于正地闪和负地闪的对比说法不正确的是（ ） • A．正地闪比负地闪发生的概率要低 • B．正地闪产生的电流明显大于负地闪 • C．正地闪比负地闪输送的电荷量少 • D．正地闪的平均持续时间比单次负闪击地闪持续时间要
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二、雷
1、雷的定义： 伴随闪电而产生的声辐射。
闪电能量是在瞬间释放的，因而具有极其强大的闪电功率，从而构成一次爆炸 过程，于是闪电产生冲击波，并在传播过程中迅速衰减为声波，形成所谓雷 。
雷可分为两部分： 一是人耳可以听到的声能量，称为可闻雷， 可闻雷又可分为炸雷和闷雷。 二是次声，频率低于人耳能够听到的雷声， 通常在几十赫兹以下。
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继后回击
• 继后回击:直 窜先导到达地 面后第二个回 击发生。
• RLC oscillation。
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连续电流过程
• 大部分的闪电包含至少一个短或长连续电流过 程。
• 其次约50％的闪电包含一次长连续电流过程， 这类闪电向地面输送的电荷约为不包含长连续电流 闪电的两倍。单次闪击正地闪之后的连续电流过程 输送到地面的电荷所占的比例较负地闪中的连续电 流要大的多。