【正文】 下帶電云塊擊穿空氣向大地放電而形成雷電。 2. 雷電的形成 自然界的自由電荷 在電子學(xué)中，當(dāng)人們研究電的現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)成物質(zhì)的微單元的原子中，圍繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的外層電子易受外界條件的影響而逸出，使原子缺少電子或者自由電子單獨(dú)存在而對(duì)外部形成電場(chǎng)的帶電現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)變壓器的發(fā)明和電話在生活中的應(yīng)用，人類在電氣化時(shí)代又屢著雷擊，由直擊雷擊傷擊毀生命和財(cái)產(chǎn)發(fā)展到通過(guò)金屬線特別是電線和電話線進(jìn)行了感應(yīng)雷和高電壓反擊，人們?yōu)榇酥圃炝碎g隙串聯(lián)熔斷器、各國(guó)先后制訂了防雷規(guī)范。防雷保護(hù)對(duì)象主要有：人、建 (構(gòu) )筑物和設(shè)備。防雷老問(wèn)題又遇到了新麻煩。 3 對(duì)非環(huán)路的金屬，比如兩塊相互平行的金屬板，它們之間以空氣為介質(zhì)，如在這兩塊板上加上電壓，金屬導(dǎo)體中的電子按同性相斥，異性相吸規(guī)律，使電子向一面流動(dòng)，產(chǎn)生電場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱為靜電現(xiàn)象。 上面說(shuō)過(guò)，云塊受電離層電場(chǎng)力的作用產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，這些云塊向地放電以后，其本身產(chǎn)生電離即云塊的正負(fù)電量的絕對(duì)值不相等，形成帶電現(xiàn)象，帶電云塊隨著氣流運(yùn)動(dòng)與另一云塊形成電場(chǎng)，當(dāng)它們逐漸接近時(shí)產(chǎn)生放電現(xiàn)象是形成空中雷的原因，當(dāng)我們觀察雷電在空間放電時(shí)，往往是一次接一次有連續(xù)不斷的感覺(jué)。以現(xiàn)代微電子來(lái)說(shuō)，不管感應(yīng)雷還是直接雷對(duì)微電子器件都會(huì)造成永久性的破壞。因而在特殊不利的環(huán)境因素下，會(huì)出現(xiàn)歷來(lái)未曾發(fā)生雷擊的地方發(fā)生雷擊，盡管該雷擊點(diǎn)不是入地電阻最小的地方。加在人或物與地之間的電壓究竟是多少呢？ 中國(guó)科學(xué)院大氣物理所孫景群先生編著的“大氣電學(xué)手冊(cè)”提供了大量資料：晴天大氣電場(chǎng)的平均值約為 130V/m。但是， 在 一些 特殊場(chǎng)合下，絕緣防雷也能起到一定效果，是可能避免或減少雷擊傷亡的 。下面我們?cè)賮?lái)看絕緣避雷的兩個(gè)實(shí)例。而這些防雷措施與絕緣防雷是相互矛盾，互相排斥的。但由于雷擊本身固有的不確定性，人們想采取以絕緣材料去阻止雷云活動(dòng)下地面上感應(yīng)先導(dǎo)的形成是難以實(shí)現(xiàn)的。所以雷擊過(guò)程中雷電流是從小到大再減弱，就電的性質(zhì)而言，由于它是一個(gè)靜電場(chǎng)的放電，電流的方向是不變的，所形成的是一個(gè)幅度巨大的脈動(dòng)直流電流。從電子學(xué)中得知，要形成一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)，一定是其中一方是同性質(zhì)電荷的積累，但是在天空中空氣是絕緣的，同性質(zhì)的電荷又相斥，它們不可能積聚在一起，不可能形成能量的集中，天空中的物質(zhì)受氣流、宇宙射線的影響而產(chǎn)生自由電荷，且不斷增加，在大氣層的擠壓下向太空高層運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)電離層，這個(gè)電離層是含單性電荷的電子層，其電場(chǎng)的能量是不可估量的。 課題研究意義 讓人們知道事物的兩面性，絕緣防雷的局限性。隨著工業(yè)化的發(fā)展，高爐煙鹵建筑物上都裝有防雷裝置。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，高科技的迅猛發(fā)展 ，先進(jìn)的測(cè)量、保護(hù)、監(jiān)控電信和計(jì)算機(jī)等微電子產(chǎn)品的日益廣泛使用，雷擊災(zāi)害出現(xiàn)了新的情況，即出現(xiàn)頻繁，波擊面擴(kuò)大。 一般而言，雷電活動(dòng)以季節(jié)上看，夏季最活躍，冬季較少，從地區(qū)分布上看，赤道最活躍，隨緯度升高而減少。這時(shí)對(duì)某一塊金屬來(lái)說(shuō)，它們電荷的正負(fù)電量的絕對(duì)值就不相等了，這時(shí)如去掉加在其上的電壓，它不像環(huán)路那樣呈現(xiàn)電中性，卻仍保持 帶電性質(zhì)，仍然有電場(chǎng)的存在，但是隨著時(shí)間的推移，這個(gè)電場(chǎng)會(huì)自然消失。 雷電過(guò)程 雷電過(guò)程也是靜電理論中闡明的電場(chǎng)中介質(zhì)擊穿過(guò) 程。 3. 絕緣防雷在建筑物中的應(yīng)用 一、 提出絕緣防雷的依據(jù) 近年來(lái)對(duì)于絕緣防雷的問(wèn)題，引起了不少人的興趣，甚至還有人希望迅速將其應(yīng)用于建筑物防雷的實(shí)踐中去。 三、 建筑物防雷是一系統(tǒng)工程，不可能靠絕緣防雷方式取得避雷效果 現(xiàn)代建筑與古代建筑的防雷要求有本質(zhì)上的區(qū)別。雷電來(lái)臨前，大氣電場(chǎng)會(huì)急劇升高，當(dāng)電場(chǎng)升高到 1kV/m 時(shí)，地面的青草、莊稼、大樹，甚至突出 的巖石、房屋等都會(huì)出現(xiàn)電暈現(xiàn)象即尖端放電，使空氣電離。所以，絕緣防雷在建 9 筑物防護(hù)方面不考慮，但是在人類自身防雷方面是可以考慮的。這又一次證實(shí)了雷電一定是通過(guò)電阻最小的通道入地的真理。其中接地是必要的，除了設(shè)備的工作接地外，為防止雷電感應(yīng)及高電位引入接地是不可缺少的。正因?yàn)槿绱耍藗儾庞锌赡芸茖W(xué)而正確地采取各種有效的防雷措施，使雷擊造成的損失減小到最低限度。對(duì)于雷電流用數(shù)以億安計(jì)的詞來(lái)形容是 不過(guò)份的，雷電場(chǎng)在放電過(guò)程中與靜電場(chǎng)放電有相似的地方，但也有差別，人為形成的靜電場(chǎng)其儲(chǔ)能是極為有限的，所以它在放電過(guò)程中放電電流是從最大值逐步減弱，而雷電場(chǎng)就不同，由于儲(chǔ)能巨大，在放電時(shí)因通過(guò)空間的阻力開(kāi)始階段不可能使電場(chǎng)減弱，而是在放電時(shí)空氣加熱以后放電電流達(dá)到最大值，再隨著電場(chǎng)的減弱放電電流隨之下降。 4 雷電場(chǎng)的產(chǎn)生 雷電的能量是巨大的，在人類活動(dòng)中，任