雷電放電時(shí)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(cháng)期研究的課題。
泰思特小編在這里著(zhù)重介紹的雷電的產(chǎn)生機理和電磁脈沖效應。
1、產(chǎn)生機理。利用高速拍電影觀(guān)察方法,人們知道雷電的放電過(guò)程大致分為三個(gè)階段:首先是先導階段或稱(chēng)先導放電。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)展出一條導電通道,為緊接而來(lái)的主放電階段提供良好的放電途徑。這就像用導線(xiàn)一段一段的把雷云和大地連接起來(lái),為即將流過(guò)強大電流做好準備一樣。在這一過(guò)程中,電流不大,發(fā)光非常微弱,肉眼難以察覺(jué)。接著(zhù)就是主放電階段,雷云中的電荷沿著(zhù)先導階段形成的放電通道,迅速瀉放進(jìn)入大地。這一過(guò)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)出強烈的雷鳴聲。人們平常所說(shuō)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沿上述通道向大地瀉放,雖然電流較小,但持續時(shí)間較長(cháng),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(zhù)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(chǎng),此時(shí)位于其中的金屬物體會(huì )出現與雷云異號的感生電荷,一旦發(fā)生了雷云放電,該物體上的電荷來(lái)不及瀉放,本身就會(huì )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(fā)生在儲存有易燃易爆的油庫或彈藥庫的內部,就會(huì )引起起火和爆炸事故。
2)電磁感應。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(xiàn),當雷電電流流經(jīng)通道時(shí),會(huì )在周?chē)臻g輻射出強大而變化迅速的電磁場(chǎng)。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(xiàn)路時(shí),除通過(guò)熱河機械效應可能造成通信線(xiàn)路損壞外,還會(huì )在線(xiàn)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(chǎng)要沿線(xiàn)路向兩邊傳播,危害較遠處的設備,影響通信質(zhì)量或產(chǎn)生危害人體健康的音響沖擊。
對通信系統來(lái)說(shuō),無(wú)線(xiàn)電接收天線(xiàn)和有線(xiàn)電通信線(xiàn)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(fā)射天線(xiàn)的雷電通道在該頻段上的輻射能力有關(guān)。
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