雷电冲击试验讲课教案
高中物理雷电演示教案
高中物理雷电演示教案
目标：
1. 了解雷电的形成和原理；
2. 观察和分析雷电现象；
3. 学会通过实验演示雷电现象。
材料：
1. 玻璃瓶；
2. 丝绒布或丝绒手套；
3. 金属导线；
4. 电源。
步骤：
1. 引入雷电的相关知识，简要介绍雷电的形成原理，让学生对雷电有一个基本的认识。
2. 展示实验器材，说明实验步骤。
3. 将玻璃瓶擦拭干净，使其表面光滑，用丝绒布或丝绒手套摩擦玻璃瓶，使其带有静电。
4. 用金属导线连接电源，将金属导线的一端放在带有静电的玻璃瓶上，观察是否会产生放电现象。
5. 结合实验现象和知识，让学生思考和讨论产生雷电的条件和影响因素。
6. 总结实验结果，回顾雷电形成原理，巩固学生对雷电的理解。
扩展：
1. 进一步分析雷电现象及其对人类和自然环境的影响；
2. 探讨如何预防雷电灾害，提醒学生雷电安全常识；
3. 可以让学生设计自己的雷电实验，提升实验能力和创新意识。
评价：
通过观察实验现象，学生能够深入理解雷电的形成过程和原理，提高对雷电现象的认识和理解能力。
同时，让学生充分参与实验，并通过讨论和思考探讨雷电的相关知识，激发学生对物理学科的兴趣，提高学生的实验能力和科学素养。
雷电冲击试验讲义
· 截波标准规定：
（1） 波前时间Tf为1.2uS ， 允许误差±
30%；
（2）截波时间Td为2~5 uS
（3） 试验电压Um ， 允许偏差±3% ，是 指规定值和实测值之差 ， 不是指测 量误差。
（4） 当实际波形波前部分有振荡（过 冲） 规定振荡幅值不应超过0.05Um， 反冲波幅值ur/ Um过零系数规定为 0.25-0.35
根据（1-3）式 得：
-t1/τ1=-0.357
根据（1-4）式 得：
-t2/τ1=-2.3026
已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得：
t1= 0.357τ1 t2= 2.3026 τ1
Tf= （2.3026 τ1- 0.357τ1）*1.67 = 1.9456*1.67τ1
=3.249τ1
τ1=RC=R1*（（C1*C2）/ （C1+C2） ）
二 、雷电冲击全波和截波的图示法及规定
我们公司的冲击电压发生器主要是用来产生标准雷电冲击全 波截波 。要进行冲击电压试验，就必须先知道冲击波形的规 范性。
· 全波标准规定： （1）波前时间Tf为1.2uS ， 允许误差±30%； （2）半峰值时间Tt为50 uS，允许误差±20%；
（3）试验电压Um，允许偏差±3%，是指规定值和实测值之差， 不是指测量误差。
最大输出电压幅值600KV ，适用于高压 线路用有机复合绝缘子陡波冲击耐受试验。
· DL474.6 《变压器操作波感应耐压试验》 规定了变压器操作波感应耐压试验的标准 冲击波形。
（8） Tcr＞100微妙 ，Tz＞1000微妙，Td （90）＞200微妙的操作波冲击波
适用电力变压器操作波感应耐压试验。
（6）Tf= 100~200毫微妙的陡波冲击波 。 陡度2500KV/uS ，最大输出电压幅值 500KV ，适用于高压线路B型绝缘子陡波 冲击耐受试验。
高中物理雷电演示教案模板
课时安排：1课时教学对象：高中一年级教学目标：1. 知识与技能：了解雷电的产生原理，掌握雷电现象的基本特征。
2. 过程与方法：通过实验演示，培养学生的观察能力和实验操作技能。
3. 情感态度与价值观：激发学生对自然现象的好奇心，培养学生的科学探究精神。
教学重点：1. 雷电的产生原理。
2. 雷电现象的基本特征。
教学难点：1. 雷电产生过程中电荷的转移和积聚。
2. 雷电现象的实验演示。
教学准备：1. 实验器材：雷电演示装置、高压电源、绝缘手套、绝缘杆、观测装置等。
2. 多媒体课件：雷电形成过程动画、雷电现象图片等。
3. 学生分组名单。
教学过程：一、导入新课1. 提问：同学们，你们在生活中有没有见过雷电？雷电是什么样的现象？2. 引导学生思考雷电的形成过程，激发学生的好奇心。
二、讲解雷电的产生原理1. 利用多媒体课件展示雷电形成过程的动画，让学生直观了解雷电的形成过程。
2. 讲解雷电产生的原因，包括大气中的电荷转移和积聚等。
三、实验演示1. 教师演示雷电演示装置，引导学生观察实验现象。
2. 讲解实验原理，说明雷电现象是如何在实验中产生的。
3. 强调实验过程中要注意的安全事项，如穿戴绝缘手套、使用绝缘杆等。
四、分组实验1. 将学生分成若干小组，每组学生轮流进行实验操作。
2. 教师巡回指导，解答学生提出的问题。
3. 观察学生的实验操作，确保实验过程安全、规范。
五、讨论与总结1. 学生分组讨论实验现象，分享实验心得。
2. 教师总结实验结果，强调雷电现象的基本特征。
3. 提问：雷电对人类有什么影响？我们应该如何预防雷电灾害？六、布置作业1. 阅读相关书籍或网络资料，了解雷电的更多知识。
2. 收集雷电现象的图片或视频，进行展示和分享。
教学反思：本节课通过实验演示和分组讨论，让学生直观地了解了雷电的产生原理和基本特征。
在教学过程中，教师应注重以下几点：1. 重视实验演示，让学生亲身感受科学现象。
2. 加强安全意识教育，确保实验过程安全。
体验式课堂教案之雷电灾害安全与方法2
雷电灾害与方法教案
一、学习目标
（一）了解室内、室外的防雷注意事项
（二）掌握正确的防雷击方法
（三）雷击发生后的应急措施
二、学习重难点
掌握简单常用的避雷方法及应对。
三、学习过程
（一）正确认识雷电
1.观看幻灯片
交流，同学们，你知道以上图片展示的是什么现象吗？知道它有什么危害吗？
2.这就是雷电场面，虽然很美，但有时却会影响我们的生活，甚至会对我们造成伤害。
（学生自由谈）
3.案例讲述，我们一起去了解一下。
（二）防雷注意事项
1.幻灯片展示：
小结：一般避雷方法①雷击时远离大树，高大建筑。
②避免使用电器，看电视，打手机，打电话（必须打时使用免提）。
③关闭门窗。
④不拿金属物体在手
2.板房避雷：①课桌椅离开墙壁。
②不靠进避雷杆。
（三）雷电伤害发生后的应急措施
1.我们了解到了这么多防雷电的知识，那我们看看下面
这些人的做法对不对？
2.辨别，说明理由。
（四）小结
生命只有一次，我们掌握了这些防雷电知识，以后要正确应对，学会防范。
电闪雷鸣实验教案
电闪雷鸣实验教案。
一、实验目的电闪雷鸣实验的主要目的是让学生们了解一些基本的物理原理：电场的形成、电离现象的产生，以及离子与电流之间的关系等。
此外，还可以帮助学生们观察典型的自然现象，即雷电的产生。
二、实验器材与设备1、高压电源2、电子流计3、开关4、两个电极（金属丝）5、铝箔或其他导电材料6、扁平的塑料盒子，较大较好7、细火柴或打火机8、酒精灯或其他火种9、钳子或镊子10、手套三、实验流程1、首先需要准备好实验器材和设备，并将高压电源的正、负极连接到铝箔上，并通过电子流计和电极将电源连接好。
2、将铝箔固定在塑料盒子的一端，并将金属丝分别连接在铝箔两端。
3、然后将空气离子化，使其形成电流，并在塑料盒子的两侧产生火花，即产生电闪。
4、通过调节高压电源的输出电流，可以观察到不同强度的电闪和不同频率的声音。
学生可以通过这种方式了解电因子对电离程度和电离效应的影响。
5、将电源断开，并清除实验现场，并将实验器材归位。
四、实验步骤1、将铝箔固定在塑料盒子的一端。
2、将两个电极连接到金属箔上，然后将其与电子流计连接。
3、将高压电源与金属箔连接。
4、将扁平的塑料盒子放在细火柴或打火机上，然后点燃。
5、通过调节高压电源的输出电流，使之处于正确的水平，以达到最佳效果。
6、利用手套将金属丝连接到箱子上，在听到电声时轻盈地触碰它们，观察反应。
7、重复以上步骤，直至学生能够准确地观察到电流和声音的关系。
五、实验注意事项1、实验时要注意安全，学生不能直接接触高压电源和电极。
在操作时应佩戴手套等必需的保护设备。
2、在进行实验之前，必须先做好准备工作。
检查电路是否接线正确，必要时请指导学生进行更改。
3、实验器材和设备应保持干燥。
在使用之前，应确保所有工具和设备均无问题，并且干净、无尘。
4、在监督学生使用实验材料和设备时应严格遵守安全规范。
5、在操作过程中，要注意仔细观察。
遇到问题及时解决。
六、实验总结电闪雷鸣实验教案是一种能够让学生“感受”物理现象的实验。
雷击教学设计
雷击教学设计雷击教学设计是一项重要的安全教育内容。
下面我将为大家设计一节关于雷击安全的教学活动。
一、教学目标1.了解雷击的概念、形成过程和危害；2.学会预防雷击的基本措施；3.培养学生的自我保护意识和能力。
二、教学准备1.教师准备：PPT、雷击事故案例、雷击相关图片、防雷安全手册等；2.学生准备：课本、笔、纸。
三、教学过程1.导入（5分钟）教师通过一些图片和视频介绍雷击的概念和危害。
通过提问和让学生发表自己的看法，引起学生的兴趣并预热课堂氛围。
2.知识讲解（15分钟）通过PPT和实物等形式向学生讲解雷击的形成过程、危害和雷电防护常识。
重点强调在室外活动时如何避免雷击的发生，包括远离高耸物体、避免乘坐高空设备、尽快找到避雷设施或建筑物等。
同时，还要介绍当身处户外无法及时寻找到安全地点时，蹲下身体，尽量保护头部，避免成为最高点等自救措施。
3.案例分析（20分钟）教师向学生展示一些雷击事故案例，并引导学生分析事故发生的原因以及事后对学生和家庭造成的影响。
鼓励学生讲述身边发生的雷击事故，对于他们所知道的事故原因和应对措施进行讨论并总结经验教训。
4.讨论交流（20分钟）老师和学生一起进行讨论交流，激发学生思考和表达能力。
教师可以引导学生思考：如果在雷电天气时遇到户外活动，你会如何应对？如何帮助他人避免雷击事故？学生可以分组进行小组讨论，然后由小组代表向全班汇报。
5.自我评估（15分钟）要求学生归纳总结雷电防护的基本原则和自救措施，并进行小测验。
测验可以包括选择题、判断题和问答题等形式。
通过自我评估，学生可以检测自己对雷击安全知识的掌握情况。
6.拓展延伸（10分钟）邀请相关专家或单位代表来学校进行讲座，向学生详细介绍雷击的形成原理和防护设施的建设等内容。
通过互动和提问，加深学生对于雷击安全的理解和学习。
四、教学评价1.教师根据学生的参与情况和课后反馈，进行教学评价；2.学生之间进行小组互评，分享自己的学习心得和体会；3.教师根据学生的实际掌握情况，及时调整教学策略，进行巩固和拓展。
雷电冲击实验
雷电冲击实验一、实验目的：1．熟悉冲击电压发生器的结构与操作方法。
2．学会冲击电压的测量方法。
3．学会冲击电压全波、截波波形的调节方法。
4．冲击电压发生器使用效率的测量。
二、 实验内容：1． 按照接线图进行接线，并检查接线是否正确。
2． 分别改变r f 、r t ，观察雷电冲击电压全波波形的变化。
3． 学会调节雷电冲击电压截波波形 4． 测量冲击电压。
5． 测量冲击电压发生器的使用效率。
三、实验原理、实验方法及手段：1．实验方法： a) 根据产品的电压等级，确定实验电压；b) 分别改变r f 、r t ，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压全波（1.2±30%/50±20%）；改变r f ，雷电冲击电压截波波形的变化。
c) 分别测量出雷电冲击电压发生器的充电电压（U i ）和雷电冲击电压发生器的放电电压（U 0），即可算出雷电冲击电压发生器的使用效率η。
2．实验步骤：a) 按实验原理图进行接线，并由指导教师检查接线是否正确； b) 确定实验区域无人，方可关闭实验区大门；c) 接通冲击电压发生器实验控制台电源，同时将调压器调到初始位，准备工作结束； d)启动冲击电压发生器的高压合闸开关； %1000⨯=iU U ηe) 开始升压到实验电压使发生器的各主电容上充电，启动放电球隙开关使各主电容上的充电电压串联叠加，从而产生雷电冲击电压，同时记录这个波形； f) 分别改变r f 、r t 、c 1（级数），重复以上实验，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压全波；g) 改变r f ，观察雷电冲击电压全波波形的变化，即可调出标准雷电冲击电压截波； h)用电压表测量出雷电冲击电压发生器的充电电压，确定雷电冲击电压发生器的放电电压，即可算出雷电冲击电压发生器的使用效率η。
四、 实验用设备仪器及材料：本实验所用设备为：冲击电压发生器一套；G ：测量球隙一个； C X ：被试品一个；电容式分压器一台； CRO ：示波器一个。
探索雷电颂教案：让学生亲身体验电荷的传导过程
探索雷电颂教案：让学生亲身体验电荷的传导过程教学目标：1. 让学生了解雷电的形成过程及电荷的传导机制。
2. 通过实验和观察，让学生亲身体验电荷的传导过程。
3. 培养学生的观察力、实验能力和科学思维。
教学准备：1. 实验室设备：绝缘板、导线、气球、塑料尺、毛皮、橡胶棒等。
2. 教学工具：PPT、视频播放设备、实验报告表格等。
教学内容：第一章：雷电的形成1.1 引导学生了解雷电的形成过程，解释正负电荷的产生及相互作用。
1.2 通过PPT展示雷电形成的动画，让学生更直观地理解雷电的形成。
第二章：电荷的传导2.1 利用实验装置，让学生观察电荷通过导线传导的过程。
2.2 引导学生探讨电荷传导的原理，解释为什么金属导体能够传导电荷。
第三章：静电现象3.1 利用气球、塑料尺等物品，让学生观察和体验静电现象。
3.2 解释静电现象的产生原因，引导学生了解静电对生活产生的影响。
第四章：雷电防范4.1 让学生了解雷电的危害，教育学生如何在雷电天气中保护自己。
4.2 介绍防雷设备及其工作原理，如避雷针、避雷器等。
第五章：综合实践活动5.1 组织学生进行综合实践活动，让学生亲身体验电荷的传导过程。
5.2 学生分组进行实验，观察电荷通过导线传导的现象，并记录实验结果。
教学评价：1. 学生能准确描述雷电的形成过程及电荷的传导机制。
2. 学生能通过实验观察到电荷传导的现象，并正确解释实验结果。
3. 学生能了解静电现象的产生原因及雷电防范措施。
第六章：电荷的分类和性质6.1 介绍正电荷和负电荷的定义及它们的性质。
6.2 讨论电荷守恒定律，解释电荷不会凭空消失或创造的原因。
第七章：电荷的积累和放电7.1 解释电荷如何在物体上积累，以及当电荷积累到一定程度时的放电现象。
7.2 通过实验演示电荷积累和放电的过程，如使用橡胶棒和毛皮产生静电，放电。
第八章：雷电的观测和记录8.1 教授学生如何使用气象仪器观测雷电，如雷达和闪电检测器。
8.2 让学生学习如何记录雷电数据，包括雷电发生的时间、地点和强度。
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概述
❖ 电气设备在电力系统运行中除承受正常运行的工频 电压外，还可能受到暂时过电压及雷电过电压的袭 击。
❖ 雷电在输电线路或电力设备上，有可能造成幅值和 陡度都很高的过电压，对设备的绝缘破坏较大。工 程上，为了考验电力设备耐受雷电过电压的能力， 使用冲击电压发生器进行模拟雷击的试验，这就是 雷电冲击电压试验。人为施加在输电线路或电力设 备上的这个雷电过电压波就叫雷电冲击电压波。雷 电冲击电压波是单极性的（正或负）。为了模拟雷 电过电压的作用，保证电力系统安全可靠的运行， 要求变压器有足够的冲击绝缘强度，国家标准对变 压器的不同的电压等级作了明确规定。见 GB311.1-6-83和GB1094.3-85。
❖ 截波标准规定：
（1）波前时间Tf为1.2uS，允许误差 ±30%；
（2）截波时间Td为2~5 uS
（3）试验电压Um，允许偏差±3%，是 指规定值和实测值之差，不是指测量 误差。
（4）当实际波形波前部分有振荡（过冲） 规定振荡幅值不应超过0.05Um，反冲 波幅值ur/ Um过零系数规定为 0.250.35
（1）
（2）
老试验站冲击等值电路
新试验站冲击等值电路
（3）
旧试验站球心放电原理：如图
第一步：1点充电为+U0，当球隙击穿时，1点电位降到0，2 点 电位由0变为-U0，那么第二个球隙两端的电位变成+UO-（U0） =2U0，肯定会导致第二个球隙击穿。
（7）陡度大于1000KV/uS的陡波冲击波
最大输出电压幅值600KV，适用于高压线 路用有机复合绝缘子陡波冲击耐受试验。
❖ DL474.6 《变压器操作波感应耐压试验》 规定了变压器操作波感应耐压试验的标准 冲击波形。
（8） Tcr＞100微妙，Tz＞1000微妙，Td （90）＞200微妙的操作波冲击波
-Tt /τ2=-0.693
Tt=0.693 τ2
τ2=RC=R2*（C1+C2）
3、雷电波效率计算
如上图：η=U2/U1
=（U2/UR2）*（UR2/U1） =（C1/（C1+C2））*（R2/（Rs+R2）） 当Rs=0时，回路为高效率 4、试验站冲击发生器 （1）冲击发生器线路图比较（充电方式、极性） （2）等值电路 （3）旧冲击球隙放电（同步） （4）新冲击球隙放电（同步）
❖ DL/T557《高压线路绝缘子陡波冲击耐受 试验》规定了线路绝缘子陡波冲击耐受试 验的标准冲击波形
（6）Tf=100~200毫微妙的陡波冲击波。 陡度2500KV/uS，最大输出电压幅值 500KV，适用于高压线路B型绝缘子陡波 冲击耐受试验。
❖ JB5892《高压线路用有机复合绝缘子技 术条件》规定了有机复合绝缘子陡波冲击 耐受试验的标准冲击波形
（1） 1.2/50微妙标准雷电冲击全波 （2） 1.2/2~5微妙标准雷电截波
过零系数 0.25-0.35 （3）250/2500微妙的标准操作冲击波
Tf为20~250us 90%持续时间≥200us 过零时间≥500us ❖ IEC517 规定GIS组合电器现场冲击试验的二 种标准冲击波形
（4）Tf＜15微妙的振荡雷电冲击波 （5） Tcr＞100微妙的振荡操作冲击波
适用电力变压器操作波感应耐压试验。
二、雷电冲击全波和截波的图示法及规定
我们公司的冲击电压发生器主要是用来产生标准雷电冲击全 波截波。要进行冲击电压试验，就必须先知道冲击波形的规 范性。
❖ 全波标准规定：
（1）波前时间Tf为1.2uS，允许误差±30%；
（2）半峰值时间Tt为50 uS，允许误差±20%；
t2= 2.3026 τ1
已知 Tf=1.67（t2-t1） 即得：
Tf= （2.3026 τ1- 0.357τ1）*1.67
=1.9456*1.67τ1
=3.249τ1
τ1=RC=R1*（（C1*C2）/ （C1+C2））
（2）求波尾Tt： 50%U0=U0*e（-Tt /τ2）
0.5= e（-Tt /τ2）
波形图画法：以D点与反波峰值的幅值 的30%和90%的两点的联线与反波峰 值的交点为N，与D点横向平行的交点 为M，从M点所作的横轴垂线与O1之 间的距离为截波时间Td。 T1=1.67T
三、雷电冲击发生器原理介绍
1、雷电波的基本形成
2、雷电波波头波尾时间计算
如图（3）是冲击电压发生器最基本的等值回路。
一、冲击电压发生器多种波形介绍
冲击电压发生器就是一种产生脉冲波的高电 压发生装置。它被用于研究电力设备遭受大 气过电压（雷电）时的绝缘性能。冲击电压 的破坏作用不仅决定于波形、幅值、还与波 形陡度有关。目前国内冲击电压发生器能产 生8种冲击波形。下面简单介绍一下： ❖ GB311《高压输变电设备的绝缘配合-高电压 试验技术》规定了三种标准冲击波形
（3）试验电压Um，允许偏差±3%，是指规定值和实测值之差， 不是指测量误差。
（4）当实际波形波前部分有振荡（过冲）及波尾过零呈衰减振 荡波时，规定振荡幅值不应超过0.05Um，衰减振荡波反冲波 幅值ur/ Um＜0.5
波形图画法：
以波峰值的30%和90%的两点的联线与横轴的交点为视在原 点01，从这点到上述联线与由平行线的交点C所作的横轴垂线 之间的距离为波前时间Tf，以及把O1与在波尾的1/2波峰值点 所作横轴垂线之间的距离为波尾时间Tt。 T1=1.67T
解方程组：0.3 = 1-e（-t1/τ1）
（1-1） （1-2）
0.9 = 1-e（-t2/τ1）
0.7= e（-t1/τ1） 0.1= e（-t2/τ1）
（1-3） （1-4）
根据（1-3）式 得：
-t1/τ1=-0.357
t1= 0.357τ1
根据（1-4）式 得：
-t2/τ1=-2.3026
试验前把C1充好电，当K（或点火球隙）动作后，由C1向C2充电， 则试品两端电压：
U1=U0*（1-e（-t /τ）） （充电过程）
U2=U0*e（-t /τ）
（放电过程）
根据雷电波形定义，来推导波头波尾时间公式：
（1）求波头Tf： 30%U0= U0*（1-e（-t1/τ1）） 90%U0= U0*（1-e（-t2/τ1））