雷电形成过程、机理及特征分析
雷电的产生原理
雷电的产生原理
雷电的产生原理是由于大气中存在着正负电荷分布不均导致的。
在大气中，地表和云层之间的摩擦、碰撞以及气象过程释放的能量会引起电荷的分离。
当云层内部的上升气流将带有负电荷的水滴和冰晶带到高空时，地表的正电荷则被带走。
这种电荷分离导致云层顶部带有负电荷，而云底部则带有正电荷。
当云层遇到其他带有相反电荷的物体，比如地面、其他云层或空中的悬浮物，就会发生电场的作用。
当电场强度足够大时，就会发生电离，即电子被剥离并形成离子。
离子的存在打破了气体的绝缘性质，使空气变得导电。
当电场强度进一步增强时，形成电击放电，即快速的电荷流动。
在这个过程中，空气中的离子和自由电子会加速并相互碰撞，产生更多的离子。
这种链式反应会导致放电的扩大和加强。
最终，当电荷积累到足够大的时候，电场会超过大气的绝缘能力，导致电荷在云层内部或与地面之间产生强烈的电击放电，也就是我们常见的闪电。
闪电产生的过程非常短暂而强烈，释放出巨大的能量。
雷电的产生原理就是通过这样的电荷分离和电击放电过程。
雷电的成因与种类
雷电的成因与种类雷电形成的缘由大气中的水蒸气是雷云形成的内因;雷云的形成也与自然界的地形以及气象条件有关。
依据不同的地形及气象条件，雷电一般可分为热雷电、锋雷电(热锋雷电与冷锋雷电)、地形雷电3大类。
1、热雷电是夏天经常在午后发生的一种雷电，经常伴有暴雨或冰雹。
热雷电形成很快、持续时间不长，1～2小时;雷区长度不超过200～300km，宽度不超过几十千米。
热雷电形成必需具备以下条件。
(1)空气特别潮湿，空气中的水蒸气已近饱和，这是形成热雷电的必要因素。
(2)晴朗的夏天、烈日当头，地面受到长久暴晒，靠近地面的潮湿空气的温度快速提高，人们感到闷热，这是形成热雷电的必要条件。
(3)无风或小风，造成空气湿度和温度不匀称。
无风或小风的缘由可能是这里气流改变不大，也可能是地形的原因(如山中盆地)。
上述条件渐渐形成云层，同时云层因极化而形成雷云。
出现上述条件的地点多在内陆地带，尤其是山谷、盆地。
2、强大的冷气流或暖气流同时侵入某处，冷暖空气接触的锋面或旁边可产生冷锋雷电。
(1)冷锋雷(或叫寒潮雷)的形成是强大的冷气流由北向南入侵时，因冷空气较重，所以冷气流就像一个楔子插到原来较暖而潮湿的空气下面，迫使暖空上升，热而潮的空气上升到必须高度，水蒸气到达饱和，渐渐形成雷云。
冷锋雷是雷电中最剧烈的一种，通常都伴随着暴雨，危害很大。
这种雷雨一般沿锋面几百千米长、20～60km宽的带形地区开展，锋面移动速度每小时50～60km，最高可达每小时101km。
(2)暖锋雷(或叫热潮雷)的形成是当暖气流移动到冷空气地区，渐渐爬到冷空气上面所引起的。
它的发生一般比冷锋雷缓和，很少发生剧烈的雷雨。
3、地形雷电一般出此时此刻地形空旷地区，它的规模较小，但比拟频繁。
雷电的种类雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。
其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，而电磁脉冲主要影响电子设备，主要是受感应作用所致;云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生，所以对人类危害最小。
雷电发生过程的原理
雷电发生过程的原理
雷电是雷雨云中的放电现象。
下雨时，天上的云有的是正极，有的是负极。
两种云碰到一起时，就会发出闪电，同时又放出很大的热量，使周围的空气受热、膨胀。
瞬间被加热膨胀的空气会推挤周围的空气，引发出强烈的爆炸式震动，这就是雷声。
形成雷雨云一般要具有两个条件，充足的水汽和剧烈的对流运动。
冬天，由于空气寒冷干燥，加之太阳辐射较弱，空气中不易形成对流，因而很少有雷电。
但有时冬季气温偏高就形成了雷雨云，产生了雷电，并出现雨雪天气。
对流特别强盛，还可形成冰雹，这就会产生所谓“冬打雷”的天气现象。
了解了这些原因，“冬打雷”就不奇怪了。
打雷的形成原因：
雷雨是由于暖湿空气在局部地方出现强烈对流，暖空气急剧上升产生了积雨云的剧烈振动，就会积累了大量的电荷，产生雷鸣。
闪电的形成原因：
带电云层对大地放电一般是这种情况，其云层属于正电荷区高电位，大地处于负电荷区低电位。
空气原本是不导电的，但在强大的电场力作用下，气体原子核最外层的电子就会受到电场力
的激发而产生跃迁飘逸而形成带电离子。
获得电子的原子称其为负离子，失去电子的原子称其为正离子。
在电场力的作用下，带电离子可形成电子流。
雷电的形成和运作原理
雷电的形成和运作原理雷电是一种自然现象，通常出现在雷暴天气中。
雷电的形成和运作原理是由大气中的电荷分布和运动相互作用所致。
在这篇文章中，我们将深入探讨雷电的形成和运作原理，帮助读者更好地理解这一神秘而壮观的自然现象。
### 大气中的电荷分布大气中存在着正电荷和负电荷，它们的分布并不是均匀的。
通常情况下，地面是带有正电荷的，而高空则是带有负电荷的。
这种电荷分布是由大气中的水汽、冰晶、雨滴等粒子的摩擦和碰撞所导致的。
当云层中的水汽凝结成雨滴或冰晶时，会释放出电荷，形成正负电荷的分离。
### 云层中的电荷积累在雷暴云中，正电荷和负电荷会不断地积累和分离，形成强烈的电场。
当电场强度达到一定程度时，就会发生放电现象，也就是我们常见的闪电。
闪电是由云与地面之间或云与云之间的电荷放电所产生的强烈光和声现象。
### 闪电的形成过程闪电的形成过程可以分为云地闪电和云云闪电两种情况。
在云地闪电中，云层中的正电荷和地面的负电荷之间发生放电，形成闪电。
而在云云闪电中，不同高度的云层之间或同一云层内部的正负电荷之间发生放电，也会产生闪电。
### 雷声的产生当闪电放电时，会产生极高的温度，使周围空气急剧膨胀，形成激波，这就是我们听到的雷声。
雷声的强弱取决于闪电的能量大小和距离远近。
通常情况下，当闪电距离较远时，雷声会比较轻微，而当闪电距离较近时，雷声会非常响亮。
### 雷电的运作原理雷电的运作原理可以简单概括为电荷分离、电场积累和放电三个过程。
首先是电荷分离，云层中的水汽凝结成雨滴或冰晶时会释放出电荷，形成正负电荷的分离。
然后是电场积累，正电荷和负电荷在云层中不断积累，形成强烈的电场。
最后是放电，当电场强度达到一定程度时，会发生放电现象，产生闪电和雷声。
### 结语雷电是大自然的一种神奇现象，它的形成和运作原理虽然复杂，但却是由大气中的电荷分布和运动相互作用所决定的。
通过深入了解雷电的形成和运作原理，我们可以更好地欣赏和理解这一壮观的自然现象。
雷电的形成机理及特征
第一节雷电的形成机理雷电是自然界中一种极为壮观的声、光、电现象，对人类的生产和生活有着巨大的影响。
那么，我们先从认识雷电谈起。
我国古籍中，有关雷电理论的记载十分丰富。
例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。
”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000 多年。
在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。
南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。
”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。
”书中谈及的白石、文石，据分析应该属于绝缘性能较好的石块。
至于宋、元、明、清代的建筑物多用“雷公柱”（宋代称枨杆）等措施以避雷。
在古籍中关于雷击事故的记述就更多了，例如在《续晋阳春秋》上记述：“太元五年，霹雳含殿四柱，杀内侍二人。
”《晋安帝记》上记述：“义熙三年六月，震太庙鸱尾，彻壁柱，若有文字。
”《晋中兴书征祥说》上记述：“元兴三年，永安王皇后至住巴防，将设威仪入宫，天大雷震，人马多死。
”《沈括?梦溪笔谈》上记述：“内侍李舜举家为暴所震，其堂之西屋雷火自窗间出，赫然出檐。
人以为堂屋已焚，皆出避之。
及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆默。
有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银铝者，银悉容流在地，漆器不燃灼。
有一宝刀，极坚刚，就刀室中容为汁。
而室亦俨然。
人必谓：当先焚草木，然后流金石，今乃金石皆烁而草木无一毁者，非人情所测。
《齐书?五行志》：“永元三年正月，豫章郡，天火烧三千余家。
”以上只是我国古籍关于雷电灾害中的点滴摘录，当然它与现代雷电理论和防雷技术相比还有差距，但是从历史观点来看，我们的祖先能够在那么早的年代里就创造出那样完整的雷电理论，并且在技术上得到应用，这是我们民族光辉灿烂文化历史的一页。
1.1 雷电的特征雷电现象是自然界中一种瞬间放电现象，同时伴随有雷声，具有高电流、高电压、变化快、放电时间短、辐射强等特征。
雷电知识简介
雷电知识简介1.1 雷电的产生雷电是一种自然现象。
它是由雷云产生的。
形成雷云必须具备以下三个条件：1、空气中含有足够的水蒸气；2、大气中的空气形成温度差，以使潮湿的空气形成强大的上升气流；3、没有破坏或防碍强烈而持久的上升气流形成的因素。
大多数雷电放电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。
在对地的雷电放电中，雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。
根据放电电荷量进行的多次统计，90％左右的雷是负极性的。
1.2 防雷区的划分1.2.1 防雷区的划分将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的电磁环境（雷电电磁厂的危害程度），同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。
图1-1 雷电分区保护示意图以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。
LPZ0A：本区内各物体可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ0B：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有可能衰减；LPZ2：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有进一步的衰减一个被保护的区域，从电磁兼容的观点来看，由外到内可分为几级保护，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越往里，则危险程度越低。
过电压主要是沿线窜入的，保护区的交界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属罩等构成的屏蔽层而形成，电气通道以及金属管道等则经过这些交界面。
图3-1是雷电保护区域划分的示意图。
SPD（Surge Protect Device）：浪涌保护器的英文简称，公司内也叫做防雷器，用于保护设备接口免受雷击过电压和过电流的损坏。
在本文中，统一将SPD称为防雷器。
1.3 雷电参数简介雷电放电涉及到气象、地形、地质等许多自然因素，有一定的随机性，因而表征雷电特性的参数也带有一定的统计性质。
在防雷设计中，我们对雷暴日、雷电流波形、幅值等参数比较关心。
1.3.1 雷暴日为了表征雷电活动的频率，采用年平均雷暴日作为计算单位。
打雷闪电的原理
打雷闪电的原理
雷电是一种自然现象，是在大气中发生的一种放电现象。
它的
产生与大气中的水汽、云层、气温等因素密切相关。
下面我们来详
细了解一下打雷闪电的原理。
首先，雷电的产生与云层中的水汽密不可分。
在大气中，水汽
会逐渐凝结成水滴，形成云层。
当云层中的水滴在上升过程中遇到
冰晶时，会发生冰雹的形成。
在云层中，上升和下降的气流形成了
静电场，使云层带正电和负电。
这时，云层内部的正负电荷会不断
积累，形成电场，当电场强度达到一定程度时，就会发生放电现象，也就是我们所说的闪电。
其次，雷电的产生还与大气中的气温和气压有关。
在炎热的夏季，大气中的水汽含量会增加，云层也会更加厚密。
这时，云层中
的正负电荷的分布会更加明显，电场强度也会增加，从而增加了雷
电的发生几率。
此外，雷电的产生还与大气中的气流有关。
当冷暖气流相遇时，会产生大气的不稳定性，形成了云层内的对流运动，使得云层内部
的正负电荷更加分明，电场也更加强烈，从而促进了雷电的产生。
总的来说，雷电的产生是由大气中的水汽、云层、气温、气压和气流等多种因素共同作用的结果。
当这些因素达到一定条件时，就会引发雷电的产生。
因此，我们在雷电天气时要尽量避免在露天活动，以免受到雷电的伤害。
以上就是关于打雷闪电的原理的详细介绍，希望能够帮助大家更好地了解这一自然现象。
雷暴天气特征分析及其防灾减灾措施
雷暴天气特征分析及其防灾减灾措施雷暴天气是一种常见的天气现象，其特征为雷电、暴雨、大风等极端气象事件相间发生。
雷暴天气对人类社会经济生活和生态环境造成了极大的影响，容易引发洪涝、山体滑坡、泥石流等灾害，对人们的生命财产安全造成威胁。
对雷暴天气进行特征分析并采取相应的防灾减灾措施，对于减少灾害损失具有重要的意义。
一、雷暴天气的特征分析(一)雷电雷电是指大气中发生的电荷分离现象，其特点是闪电、雷鸣以及伴随的强电场与磁场变化。
雷电在大气层中造成强烈的对流运动，产生大量的强大电荷并释放出巨大的电能，对周围环境和设施造成了巨大危害。
(二)暴雨暴雨是指在极短时间内（通常指6小时内）降水量达到或超过50毫米的降水过程。
雷暴天气中的暴雨主要是由于强对流云系引起的，暴雨对城市交通、农田灌溉、山洪等都有重大影响。
(三)大风雷暴天气中伴随的大风常常是由于对流云系引起的，风速较大，常常超过6级以上，有时甚至达到10级以上，对建筑物、交通、通讯等都造成了危害。
二、雷暴天气的防灾减灾措施(一)加强监测预警对雷暴天气进行监测预警非常重要。
在雷暴天气发生之前，应加强对气象数据的监测，准确预测雷暴天气的发生时间和范围。
对于可能引发雷暴天气的对流云系，要及时发出预警信号，提醒人们采取相应的防护措施。
(二)加强宣传教育通过媒体、互联网等渠道，对雷暴天气的危害性进行宣传教育，提醒公众关注天气预报，增强自我保护意识。
加强学校、社区等单位的宣传教育工作，提高人们对雷暴天气的认识和防范意识。
(三)建立应急预案对于可能引发的雷暴天气灾害，应建立完善的应急预案，明确责任人、责任部门和处置流程，做好各项准备工作，保障人们生命财产安全。
(四)加强基础设施建设在城市规划和建设中，应加强基础设施建设，包括排水系统、防洪设施、通讯设备等，提高城市的抗灾能力。
在农村地区也要加强农田水利设施建设，提高农田的抗灾能力。
(五)加强科研技术支持加强对雷暴天气的研究和监测技术支持，提高对雷暴天气的预测准确性和精度。
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雷电若是发生在上下两块云层之间，则被称 为云际闪电。
当这两块积雨云在空中平行相遇时，同一界 面间的异性电荷就会相互吸引，在云际边缘发生 多点大气发电现象，这就是所谓的联珠状闪电。
云内闪电
联珠状闪电
2.3.2 雷电是一种自然放电现象，按其产生 的方式及造成的危害可分为：
一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电 能量大，第一闪击比随后闪击电流大。
高电压
闪电电荷量是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的 数量。这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也 就是一次闪电的破坏力。闪电电荷的多少是由雷云 带电荷情况决定的，与地理条件和气象情况有关， 也存在很大的随机性。大量观测数据表明，一次闪 电放电电荷可从零点几库仑到1000多库仑，这些电 荷在微秒内瞬时放电，所以，云层对大地之间的将 电压高达几百万到几千万伏。
如果有一个带尖锋的金属球，让它带上负电，由于电荷同 性相斥的作用，球体尖锋部分的电子受到同性电荷排斥力 最强，最容易被排斥而离开金属球，这就是“尖端放电”。
地面上相对较高的建筑物，有时是避雷针，就好比金 属球上的尖锋。雷击最容易在这些地方发生。
如图所示:
2.3.1 雷电，按云层的放电部位可将其分 为以下四类：云内闪电、云际闪电、联珠状 闪电和云地闪电。
能量主要集中在低频范围
雷电流主要分布在低频部分，随频率升高而递 减。在波尾相同时，波前越陡高次谐波越丰富； 在波前相同的情况下，波尾越长，低频部分越 丰富。
谢谢！
这成的样积放在云电云。 ，层就和是
大雷地击之，间一形部成分
了能一量个以电光容形器式。
地
放出,就是闪电。
面
雷电是怎样形成的
2.雷电形成机理
2.1雷云
雷云：指产生闪电的云，即雷雨云或积雨云。
2.1.1雷云的形成：
积云阶段
秃积雨云阶段
鬃积雨云阶段
形成雷云的三个条件： 1）空气中必须含有充分的水蒸气； 2）太阳照射，水蒸气上升凝结成小水滴； 3）大气对流。
雷电形成过程、机理 及特征分析
四组 2014年10月17日
目录
1.雷电形成过程 2.雷电形成机理 3.雷电特征分析
1.雷电形成过程
大空电块气荷的闷积云热 累顶潮 到部一 带湿定正的数电时量，候 时底，部强
积云
聚水大集蒸的负气电电受 场，热 力接使
近上大地升气面，击时遇 穿，,冷发地生
面空云感气层应凝与出结 大正形 地电间，
（a）积云阶段：
有一个或多个 云塔表征
（b）成熟阶段：有 同时存在的上升气
流和下沉气流以及
降雨共同表征
（c）消散阶段： 有下沉气流和不 断削弱的对流性 降雨表征
2.1.2 雷云的电结构
雷云的分成三个电荷集中区（公认的典型电结 构模型）。
高度（km） 10
最高集中区为正电荷
8
+24C
-30 0 C
（4）雷电波侵入。当
雷击在架空线路或金 属管道时，产生的冲 击电压形成雷电波沿 管、线侵入室内或电 气设备，危害人身及 设备安全。雷电波侵 入造成的事故相当严 重，约占雷害总数的 70%。
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3.雷电特征分析
雷电特征
高电流
高电压
能量主要集 中在低频范
围
高电流
根据统计资料表明，每次雷击闪电电流大小和波形 有很大差别，尤其是不同种类放电差别更大。雷电 流在流通过程中是变化的，其在几个微秒内达到最 大值，约数十至数百千安，然后在几十微秒内衰减 下去。大小与地理位置、地质条件、季节等因素都 有关系。
(1)直击雷。大气中带有电荷的雷云，其对地电 压高达几亿伏。当雷云与地面凸出物之间电场强 度达到空气击穿强度时，就发生放电现象，这种 放电现象称为直击雷。
直击雷、感应雷
雷电静电感应
静电感应是雷云接近地面时，在地面凸出物 的顶部感应出大量异性电荷，在雷云与其他 部位或其他雷云放电后，凸出物顶部电荷失 去束缚，并感应是发生雷击后，雷电流在周围空间产生的 迅速变化的强磁场在附近金属导体上感应出很高的 电压形成的。
(3)球形雷击由特殊气体形成一种特殊雷电现象。 它是直径约为20cm到10m的“火球”，能在地面 上滚动，可从门、窗或烟囱进入室内，俗称“地滚 雷”。球形雷对油库危害很大，但只在少数山区和 海滨地区才发生。
2.3尖端放电与雷击
物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以整体不 显示带电现象，当某一物体所具有的正、负电荷不相 等时，这个物体就显示带电的特性，当物体内部的正 电荷多于负电荷，物体带正电，反之带负电。由于电 荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所以带电物体中 的同性电荷总是受到互相排斥的电场力作用。
➢ 云内闪电：以一块云层的上下两端为基点， 在一块云体内部发生的大气放电现象。 ➢ 云际闪电：雷电若是发生在上下两块云层之 间。 ➢ 联珠状闪电：当这两块积雨云在空中平行遇 时，同一界面间的异性电荷就会相互吸引，在云 际生多点大气发电现象。 ➢ 云地闪电：带电的云层对大地之间的击穿放电。
雷电，按云层的放电部位可将其分为以下四 类：云内闪电、云际闪电、联珠状闪电和云地闪 电。
6 中间集中区为负电荷
4
最低集中区为正电荷
2
-20C +4C
-8 0 C -1.5 0 C
由于负电荷中心离地面近，正负电荷中心离地面远， 地面观测云多数带负电。
2.1.3 雷云放电
2.2 电离层与地面间的电荷 平衡
电离层与地面间的电荷平衡，主要由于雷暴的 形成和雷击作用，把正电荷从大地送回到电离 层，起到对电离的正电荷充电作用。根据卫星 观测资料及电学观测资料估计，在任何时刻， 全球表面上连续发生着大约1000个雷暴，从而 使电离层与大地之间的电场保持平衡。