雷电的形成特点、阶段与分类
雷电学原理知识
雷电学原理知识1雷电:是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象.雷雨云是产生雷电的先决条件2雷雨云的三个阶段: 形成阶段成熟阶段消散阶段3雷雨云起电的原理: 1 水滴破裂效应2 吸电荷效应3 水滴冰冻效应 4 温差起电效应4 大多数雷电放电发生在雷云之间(或雷云内部),当两块雷云的异性电荷集中区之间的电场强度超过这里的空气绝缘强度时,雷云之间就会发生放电.雷云对地放电过程,可分三阶段,即先导放电阶段,回击阶段和余晖阶段.1 先导放电阶段带电雷云在地面上空形成后,由于静电感应的作用,雷云电荷在地面上感应出反极性的电荷.雷云下部的电荷大多数是负极性的,因此在地面上感应出的电荷多为正极性的电荷.2回击阶段下行先导通道发展到临近地面时,由于其头部与地面物体之间的距离很短,场强可达到非常高的数值,使得这里的空气急剧游离,从而把先导通道中的负电荷与地面或地面物体上的正电荷接通,正负电荷分别向上和向下运动,去中和各自异性电荷,于是就开始了回击阶段.回击也称为主放电.4云间放电:由于电荷的不断积累,不同极性的云块之间的电场强度不断增大,当某处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时,就会形成云间放电5闪:不同极性的电荷通过一定的电离通道,互相中和,产生强烈的光和热的现象.既:放电通道中所产生的强光.雷: 在放电通道中所发生的热,迫使附近的空气突然膨胀,发出的巨大轰鸣声.6 雷电放电的重复性:一次雷电平均包括三、四次放电,第一次在雷云的最底层放电,重复的放电都是沿着第一次放电的通路发展的,随后的放电都是从较高的云层或相邻区发生.7 雷电放电的强度: 200—300KA 最高430KA8雷电产生的效应: 热效应电效应机械效应9闪电的种类: 1 片状雷电,云间放电多为片状雷. 2 线状雷电,雷云与大地之间的放电,多以线状的形式,通常雷云下部带负电,上部带正电.由于雷云的负电效应,使附近的地面感应出大量正电荷,所以地面带正电荷. 带状雷电线状雷的一种,是在闪电的过程中恰巧有水平大风吹过闪电通道,将几次线状闪电的放电通道吹分开来,肉眼看闪电通道变宽.3 球状雷电彩色的火焰状球体,表现为100-300mm直径,橙色或红色球体,最大直径也可能1m 存在时间为百分之几秒到几分钟,通常为3-5秒,辐射功率小于200W,有臭氧,NO2,或硫磺气味.4 联珠状雷电很少见的一种闪电,有人人为他是由一群球雷组成10雷电的空间分类: 云内闪电, 云际闪电, 云地闪电(落地雷,直击、雷)11地闪:雷云与大地的放电即:云地放电.多以线状形式出现,雷云与大地的放电中,90%为负极性雷击;放电过程为,向下移动的负极性先导激发,向地面输送负电荷;10%为正极性雷击; 放电过程为,下行先导激发,先导携正电荷,向地面输送正电荷12 先导放电: 放电开始时,其微弱的发光通道以100-1000km/s的平均速度,以脉冲的形式向地面延伸,形成阶梯先导,每段长度为25m;时间为50us;表现为树枝分叉状.分枝状的先导放电通道往往只有一条放电分枝能到达地面.13 枝状闪电的产生: 流柱沿着一条电阻最小的通道前进,遇到阻力时便随时改变前进的路线,于是空间出现不同枝状的闪电14滚球半径:从梯级先导通道前端向四周探索的10-100m长臂,这个长臂的臂长叫击距或闪击距离,标准叫滚球半径. 或者说:击距，定义为先导头与被击中物在最后一个间隙产生击穿电场瞬间的距离，或者说是，当被击物产生上行连接先导时，下行先导与被击物间的距离。
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。
雷电的介绍和危害
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雷电的形成 雷电的种类 雷电的危害
1
雷电的形成
雷电的形成
1
雷电是一种常见的天气现象，主要由积雨云中 云与云之间的放电现象形成
2
当云层内部的带电粒子迅速移动、碰撞时，它
们之间会产生静电放电现象，从而形成雷电
3
这种放电现象能够在云内部产生强烈的电流和 电压，并沿着云中的水滴通道迅速传播
3
雷电的危害
对人类的影响
雷电对人类的影响主 要表现在直接雷击和 感应雷击两个方面。 直接雷击能够造成人 体受伤甚至死亡，感 应雷击则可能对人的 神经系统造成影响， 导致头晕、恶心等症 状
雷电的危害
雷电的危害
对建筑物的影响
雷电对建筑物的影响主要表现在直接雷击和雷电波侵入两个方面。直接雷击能够破坏建筑 物的结构，导致房屋倒塌、火灾等危险情况。而雷电波侵入则可能破坏建筑物的电气系统 ，引发火灾等危险情况
球形闪电
球形闪电是一种较为 罕见的雷电现象，其 特点是在云层内部产 生，放电现象呈球形 。这种闪电通常不会 对地面上的物体造成 太大的影响
雷电的种类
ห้องสมุดไป่ตู้
雷电的种类
雷电灾害
雷电灾害是指由雷电引起的自然灾害，其危害程度取决于雷电的强度、持续时间、频率等因 素。以下是一些常见的雷电灾害 直接雷击是指雷电直接击中地面上的物体，如建筑物、树木、电气设备等。这种雷击能够产 生强大的电流和电压，导致物体内部电路受损，甚至引发火灾 感应雷击是指由于雷电引起的电磁感应效应，使附近的电气设备或线路产生高电压和电流， 从而造成设备损坏或火灾。这种雷击对电子设备和通信系统等较为敏感的设施影响较大 雷电波侵入是指雷电放电时产生的强电流或电压沿着电缆或金属管道等传播，从而侵入建筑 物内部或电气系统中，导致设备损坏或火灾。这种雷击对建筑物内部的电气系统和电子设备 等影响较大
雷电的形成与分类
雷电的形成与分类(一)雷雨云和雷电的形成人们通常把发生闪电的云称为雷雨云(或称积雨云)，雷雨云是热气流在强烈垂直对流过程中形成的。
由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层，近地面的大气的温度由于热传导和热辐射作用，温度也跟着升高，气体温度升高必然膨胀，密度减小，压强也随着降低，根据力学原理，气体就要上升，上方的空气层密度相对说来就较大，就要下沉。
热气流在上升过程中膨胀降压，同时与高空低温空气进行热交换，于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴，就形成了云。
在强对流过程中，云中的雾滴进一步降温，变成过冷水滴、冰晶或雪花，并随高度逐渐增多。
由于过冷水大量冻结而释放潜热，使云顶突然向上发展，达到对流层顶附近后向水平方向铺展，使云中水滴分裂成较小的水滴或较大的水滴，分别带负电和带正电。
较小的水滴被气带走，形成带负电的雷云，较大的水滴留下来形成带正电的雷云。
随着电荷的积累，雷云的电位逐渐升高。
当带不同电荷的雷云在空气中互相接近到一定的距离时，便发生激烈的放电，出现强烈的闪光。
由于放电时温度高达20000℃，空气受热急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声，这就是空中闪电和雷鸣，见图5—1(a)。
当带电雷云离地面较近时，还会对地面突出物直接放电，这就是直击雷。
见图5—1(b)。
图5—1 雷云放电现象(二)雷电的分类1．雷电按照放电形式不同分为：线形雷、片形雷和球形雷(1)线形雷。
线形雷是一种蜿蜒曲折，枝叉纵横的巨型电气火花，长2—3公里，也有的长达10公里，线形雷是闪电中最强烈的一种，对电力、电讯系统及人畜和建筑物等威胁最大。
线形雷大多是雷云与大地间的放电，但也有的是雷云之间的放电。
这种闪电可以同时击在不同的地方，一般分为前导放电和主放电等阶段。
在大多数情况下(约50～70％以上)，雷云与大地间的放电过程不是单一的，而是多重的，也就是说由若干个先后在同一通道上发展的单一的，放电所组成。
重复放电的数目一般为1～27次，单次放电的延续时间一般为0．001～0．02秒，各次放电的间隔时间为0．01～0．05秒。
第二章雷电基本知识
①Kapitsa的射频理论 ：由射频放电产生的等离子粒团，在射频 电源切断后，等离子粒团在0.5~1秒时间间隔内仍能存在下去；
Jennison (1973) 电磁辐射驻波能产生球状闪电； Dawson和Jones（1969）球状闪电的结构是充满微波的辐射能量 贮存在共振腔中。 ②等离子体理论：球形闪电看成是一团等离子体粒子流。 ③核反应理论：在热核反应中104伏/厘米电压能束缚住半径200厘 米1兆电子伏特的质子。 ④相干辐射理论：将球闪当作大气激光器。
球形闪电球形闪电是最奇妙最罕见和最神秘莫测的一种闪电由拳头般大小到足球那样大的球形发光体所组成活动速度不大可以看到移动它走的路径极不规则往往与风向一致它出现时常有尖哨声或嗡球形闪电是最奇妙最罕见和最神秘莫测的一种闪电由拳头般大小到足球那样大的球形发光体所组成活动速度不大可以看到移动它走的路径极不规则往往与风向一致它出现时常有尖哨声或嗡有但嗡声有时会安然地消失但有时也会发生恐怖的爆炸
第二章雷电基本知识
线状闪电
第二章雷电基本知识
线状闪电的特征
一般是一种蜿蜒曲折枝杈纵横的巨型电气火花，长2—3公里，也有 长达10公里的，是闪电中较强烈的一种。
当雷云与大地间或雷云相互间的电场强度由于游离电荷的逐渐累积 而增长到足以使空气绝缘破坏的强度（最高时可达100KV/m）时，就会 产生这种强烈的放电现象，在放电的瞬间具有极大的能量，电压可以积 累到1.000—100.000kV以上，放电电流可高达数十万安培，而放电时间 只不过千分之几秒。
球状闪电入室
第二章雷电基本知识
球形闪电：
第二章雷电基本知识
第三节 关于雷电和浪涌电压
➢ １、闪电的常识 ➢ A）闪电的平均电流：3万A （目前记录的最大值：30万A） ➢ B）闪电中心的空气温度：摄氏3000度 ➢ C）90%以上的闪电是云层对云层放电过程 ➢ D）云层对地面的闪电次数：每秒种100次（全球范围） ➢ E）闪电的强度可达 10亿 伏 ➢ F）一个中等强度雷暴的功率有 一千万 瓦（相当于一个小型核电
雷电学原理知识
雷电学原理知识 The manuscript was revised on the evening of 2021雷电学原理知识1雷电:是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象.雷雨云是产生雷电的先决条件2雷雨云的三个阶段: 形成阶段成熟阶段消散阶段3雷雨云起电的原理: 1 水滴破裂效应2 吸电荷效应3 水滴冰冻效应 4 温差起电效应4 大多数雷电放电发生在雷云之间(或雷云内部),当两块雷云的异性电荷集中区之间的电场强度超过这里的空气绝缘强度时,雷云之间就会发生放电.雷云对地放电过程,可分三阶段,即先导放电阶段,回击阶段和余晖阶段.1 先导放电阶段带电雷云在地面上空形成后,由于静电感应的作用,雷云电荷在地面上感应出反极性的电荷.雷云下部的电荷大多数是负极性的,因此在地面上感应出的电荷多为正极性的电荷.2回击阶段下行先导通道发展到临近地面时,由于其头部与地面物体之间的距离很短,场强可达到非常高的数值,使得这里的空气急剧游离,从而把先导通道中的负电荷与地面或地面物体上的正电荷接通,正负电荷分别向上和向下运动,去中和各自异性电荷,于是就开始了回击阶段.回击也称为主放电.4云间放电:由于电荷的不断积累,不同极性的云块之间的电场强度不断增大,当某处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时,就会形成云间放电5闪:不同极性的电荷通过一定的电离通道,互相中和,产生强烈的光和热的现象.既:放电通道中所产生的强光.雷: 在放电通道中所发生的热,迫使附近的空气突然膨胀,发出的巨大轰鸣声.6 雷电放电的重复性:一次雷电平均包括三、四次放电,第一次在雷云的最底层放电,重复的放电都是沿着第一次放电的通路发展的,随后的放电都是从较高的云层或相邻区发生.7 雷电放电的强度: 200—300KA 最高430KA8雷电产生的效应: 热效应电效应机械效应9闪电的种类: 1 片状雷电,云间放电多为片状雷. 2 线状雷电,雷云与大地之间的放电,多以线状的形式,通常雷云下部带负电,上部带正电.由于雷云的负电效应,使附近的地面感应出大量正电荷,所以地面带正电荷. 带状雷电线状雷的一种,是在闪电的过程中恰巧有水平大风吹过闪电通道,将几次线状闪电的放电通道吹分开来,肉眼看闪电通道变宽.3 球状雷电彩色的火焰状球体,表现为100-300mm直径,橙色或红色球体,最大直径也可能1m 存在时间为百分之几秒到几分钟,通常为3-5秒,辐射功率小于200W,有臭氧,NO2,或硫磺气味.4 联珠状雷电很少见的一种闪电,有人人为他是由一群球雷组成10雷电的空间分类: 云内闪电, 云际闪电, 云地闪电(落地雷,直击、雷)11地闪:雷云与大地的放电即:云地放电.多以线状形式出现,雷云与大地的放电中,90%为负极性雷击;放电过程为,向下移动的负极性先导激发,向地面输送负电荷;10%为正极性雷击; 放电过程为,下行先导激发,先导携正电荷,向地面输送正电荷12 先导放电: 放电开始时,其微弱的发光通道以100-1000km/s的平均速度,以脉冲的形式向地面延伸,形成阶梯先导,每段长度为25m;时间为50us;表现为树枝分叉状.分枝状的先导放电通道往往只有一条放电分枝能到达地面.13 枝状闪电的产生: 流柱沿着一条电阻最小的通道前进,遇到阻力时便随时改变前进的路线,于是空间出现不同枝状的闪电14滚球半径:从梯级先导通道前端向四周探索的10-100m长臂,这个长臂的臂长叫击距或闪击距离,标准叫滚球半径. 或者说:击距，定义为先导头与被击中物在最后一个间隙产生击穿电场瞬间的距离，或者说是，当被击物产生上行连接先导时，下行先导与被击物间的距离。
雷电的种类和危害
雷电的种类和危害雷电是一部分带电云层与另一部分带异种电荷的云层，或者带电云层与大地之间产生的猛烈闪电并伴随巨大响声的放电现象。
一、雷电的种类1、按雷电的危害方式分类1）直击雷（1）直击雷是带电云层（雷云）与地面突出物之间的电场强度达到空气击穿强度时，发生激烈放电并显现闪电和雷鸣的现象。
（2）直击雷的放电过程每一次放电过程分为先导放电、主放电和余光三个阶段。
先导放电是雷云向大地进展的不太光亮的一种放电，当先导放电接近大地时，立刻发生从大地向雷云进展的极光亮的主放电。
主放电有微弱余光。
大约50%的直击雷有重复放电的性质。
平均每次雷击有三四个冲击，最多能显现几十个冲击。
第一个冲击的先导放电是阶段形先导放电，第二个冲击以后的先导放电是箭形先导放电。
阶段形先导放电的时间为5～20ms，箭形先导放电的时间约为1ms，主放电时间不超过0.5～0.1ms，余光延续时间为30～50ms。
2）感应雷感应雷也称雷电感应或感应过电压。
感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷两种。
（1）静电感应雷静电感应雷是雷云接近地面时，使邻近的金属设施特别是较长的金属设施（如架空线路）上，感应产生与雷云相反的大量束缚电荷。
在雷云对其他部位或其他雷云放电后，这些金属设施上的电荷失去束缚，以雷电波的形式高速传播，形成静电感应。
静电感应电压的幅值可达到几万到几十万伏，往往造成建筑物内的导线、接地不良的金属导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起电击、火灾、爆炸，危及人身安全或对供电系统造成危害。
（2）电磁感应雷电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在四周空间产生快速变化的磁场引起的。
这种强磁场能使四周的金属导体产生很高的感应电压。
电磁感应雷会对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，或者使四周的金属构件感应出电流，产生大量的热而引起火灾。
3）雷电侵入波雷电侵入波是指雷击在架空线或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道的两个方向快速传播的雷电波。
雷电的形成和分类
温差起电学说 积雨云中有大量冰晶、霰粒、过冷水滴。冰晶中存在正 积雨云中有大量冰晶、霰粒、过冷水滴。
的氢离子H 和负的氢氧根离子OH 离子浓度随温度升高而增大。 的氢离子H+和负的氢氧根离子OH，离子浓度随温度升高而增大。当冰晶 两端温度不同时，热端离子浓度高，冷端离子浓度低， 两端温度不同时，热端离子浓度高，冷端离子浓度低， H+和OH由于扩 散均会从热端跑向冷端。 离子质量较轻，扩散运动速度大， 散均会从热端跑向冷端。 H+离子质量较轻，扩散运动速度大，先到达冷 导致冷端带正电，同时建立起静电场， 端，导致冷端带正电，同时建立起静电场，这个电场方向是从冷端指向热 这个电场阻止H 离子继续扩散，最后达到动态平衡时， 端，这个电场阻止H+离子继续扩散，最后达到动态平衡时，冰晶冷端带一 定的正电荷，热端带负电荷。 定的正电荷，热端带负电荷。 霰粒是由冻结水滴组成的， 霰粒是由冻结水滴组成的，由于经常有过冷水滴与它碰撞冻结而释放出热 所以霰粒的温度一般要比冰晶高。积雨云中大量的冰晶、霰粒、 量，所以霰粒的温度一般要比冰晶高。积雨云中大量的冰晶、霰粒、过冷 水滴在对流气流携带下相互碰撞摩擦。当冰晶与霰粒接触时， 正的H 水滴在对流气流携带下相互碰撞摩擦。当冰晶与霰粒接触时， 正的H+离 子聚集到温度较低的冰晶， 负的OH 离子聚集到温度较高的霰粒。 子聚集到温度较低的冰晶， 负的OH离子聚集到温度较高的霰粒。当冰晶 与霰粒接触后又分离时，冰晶就带上了正电荷，霰粒带上了负电荷。 与霰粒接触后又分离时，冰晶就带上了正电荷，霰粒带上了负电荷。在重 力和上升气流的作用下，较轻的带正电荷的冰晶集中到云的上部， 力和上升气流的作用下，较轻的带正电荷的冰晶集中到云的上部，而较重 的带负电荷的霰粒则停留在云的下部，因而造成了云的上部带正电， 的带负电荷的霰粒则停留在云的下部，因而造成了云的上部带正电，下部 带负电。 带负电。
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非感应起电机制——对流起电机制
2.4熟悉雷电的分类（形状分类、空间位置分类）
1、根据闪电部位分类：
形成阶段
成熟阶段
消散阶段
形成阶段
❖ 从淡积云发展为浓积云，10~15min ❖ 云中都是上升气流，云底为辐合上升运动，上升速
度初期一般不超过5m/s，浓积云阶段可达 15~20m/s ❖ 云中电荷正在集中，但并未发生闪电，也无降水
成熟阶段
❖ 浓积云发展到积雨云，15~30min，云中为上升气 流，云顶发展很高
雷电的形成特点、 阶段与分类
❖2.1雷电的形成：
❖雷电是雷雨云之间或在云地之间产 生的放电现象，雷雨云是产生雷电 的先决条件。
❖雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往 是从积云发展起来的。发展完整的对流云 ，其生命史可以分为以下三个阶段：
形成阶段 成熟阶段 消散阶段
形成雷（雨）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。
碰撞感应起电机制
对于云中有固态或液态水滴时，感应起电是很重要的。
1、假定：降水粒子（大粒子）和云粒子（小粒子）在受 到外电场的作用而极化，由于降水粒子远大于云粒子， 降水粒子向下运动，云粒子向上运动。
2、机制：当它们相遇发生碰撞时可以交换电量。如果电 场垂直向下，则粒子上半部极化为负电，下半部极化为 正电。当它们接触时，降水粒子正电荷与云粒负电荷相 交换，最后导致降水粒子带负电，云粒子带正电，通过 重力分离机制，荷正电荷的云粒子向云的上部运动，荷 负电荷的降水粒子向云的下部运动，从而形成云中上部 为正，下部为负的电荷中心。
❖ 云顶出现冰晶结构，上升速度增加，雨滴出现，产生 降水，出现下沉气流
❖ -20℃高度以上，云中以冰晶雪晶为主， 以下冰晶与过冷水滴共存(出现雷电）
❖ 对大多数雷暴云中，正电荷位于云上部，负电荷位于 下部
消散阶段
❖ 上升气流减弱雷雨减弱并逐渐消失，云中已为有规 则的下沉气流所控制。
❖ 云体瓦解，云上部很快演变成中、高云系，云底有 时还有一些碎积云或碎层云。
❖ 雷雨下部虽带正电，但电荷量较少，所以，雷雨 云绝大部分整体对地还是显示为负电荷区。
2. 2雷云的结构
2. 2雷云的结构
❖ 部分统计特性
❖ 多数雷电放电发生在云内，少数发生在雷云与 大地之间；
❖ 90％左右的雷是负极性闪击。
2. 3雷云起电机制
?雷雨云的电是怎么来的呢? ?雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?
大雨滴破碎起电机制
大雨滴破碎起电机制，可以很好的解释有些云底荷少量 正电荷的原因。
非感应起电机制——温差起电
如果两片初始温度 不同的冰晶被带到一起， 而后又被分开，则温度 较高的冰晶获得负电荷， 而较冷的冰晶获得相等 数量的正电荷。源自非感应起电机制——温差起电
其起电原因为： （1）冰中有一小部分的分子处于电离状态，形成 较轻的H+和较重的羟基OH-离子，并且其浓度随温 度升高而很快增加,温度高(热)的地方离子浓度大, 温 度低(冷)的地方离子浓度低； （2）H+离子的扩散系数和迁移率比OH-离子要大 10倍以上。因此当冰中有温度梯度时，将出现离子 浓度梯度。由于热端起初具有较高的正、负离子， 而后沿此浓度梯度，H+离子扩散得快，导致正负离 子分离，使冷端获得净正电荷电量，而热的一端为 净的负电荷, 冰中体电荷生成的电场将阻止电荷分 离的继续，最后达到平衡状态，冰内建立了稳定的 电位差。
碰撞感应起电机制
大雨滴破碎起电机制
❖观测表明，雷暴云底处集中相当数量大雨滴, 当大 雨滴出现在上升气流很强的地方, 且当水滴的半径 超过毫米时，水滴即被强上升气流作用而破碎。最 初水滴表现为变得扁平，然后其下表面被气流吹得 凹进去，成为一个水泡或口袋，最后破裂为小滴。 如果外电场E 指向是自上向下，则大雨滴上半部破 碎成荷负电的小水滴，下半部破碎成荷正电大水滴 。于是在云中正、负电荷的重力分离过程中，带负 电的小水滴随上升气流到达云的上部，而带正电的 较大水滴因重力沉降而聚集于00C层以下的云底附 近，使云底荷正电。
❖ 关于积雨云各部分电荷的产生原因有很多学说， 但是这些理论难以用实际的观测说明其正确性， 大多理论是从实验室通过各种试验来说明，特别 是随计算机的发展，雷雨云起电的数值试验得到 很大发展，是雷电研究的新途径。
❖ 我们这里介绍几个公认比较成熟的学说。 （1）、碰撞感应起电机制 （2）、非感应起电机制 （3）、对流起电机制
非感应起电机制——温差起电
积雨云的温差起电的两种方式： ❖ ⑴冰晶、雹粒相互碰撞摩擦若有温差时就会发生热
电效应，引起离子迁移，当两者分开时，都带上了 电，在重力和气流作用下相互分离，这就出现了积 雨云中正、负电荷的分布区。
❖ ⑵云中冷水滴与雹粒接触时，过冷水滴有了凝 结核，发生相变，迅速变成冰。释放的潜热又 使冰的外壳破裂成冰屑，冰屑带正电随气流上 升，较大的水滴带负电留在原地或约下降，形 成雷（雨）云起电后的电荷分布。
❖ 下沉气流使云下部的负电荷外移，使云上部的正电 荷现露出来。
2. 2雷云的结构
❖ 根据雷雨云电荷分布模型，宏观上分为三个电荷 集中区。
❖ 通常雷暴云上部荷正电荷，下部荷负电荷，云底 荷少量正电荷。（云层带正电荷区对地放电称为 正极性闪电，云层带负电荷对地放电称为负极性 闪电。正极性闪电时正电荷由云到地，为正值， 负极性闪电时负电荷由云到地，故为负值。）
对流起电机制
❖ 对流起电机制（热带地区暖云） ❖ 这模式假定在雷雨云的发展过程中，上升气流初期把云
底以下低层大气净正离子电荷带到云内直至云的上部， 这些正电荷在云上部聚集形成正电荷中心，在这正的中 心电场作用下，形成向上的传导电流，云顶以上电离层 的负离子向下移动到云顶，由于云体周围是以下沉气流 为主，这些负离子随下沉气流沿云体侧面下降到云体下 部，在云的下部形成负电荷中心，使地面产生尖端放电 ，形成大量正离子，这些正离子又随上升气流到达云体 上部，进一步加强了云上部的正电荷中心，同时又吸引 云上方的电离层的负离子，复又随云四周的下沉气流到 达云下部。