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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。
幼儿园科学教案：解密雷电的形成过程。
一、介绍雷电雷电是指在天空中云与云，云与地面之间互相冲撞、摩擦产生的电离现象。
它的形成过程相当复杂，但是我们可以通过一系列的实验和观察，更好的理解这一现象。
二、形成过程1.云与云之间的电离现象雷云中的水分子在强风的作用下可以形成电荷，正电荷会紧密的聚集在云的顶部，负电荷则会聚集在云的底部。
如果两朵不同电荷的云漂浮在空中，它们之间会产生电场，使得电子开始在空气中运动。
这时电子投射到空气分子上时会使得空气分子中的电子脱离，产生电子对和空穴。
电子对和空穴重复产生之后，在电场的作用下将自由移动，递增繁殖，形成蓬勃而细长的导电通道，最终形成雷电。
2.云与地面之间的电离现象云和地面间的静电能量的分布和云内的类似，云顶带正电，地面则带负电，电场即从云向地面朝向负电荷方向引导比空中更大的电量的电子。
当云低至地面附近后，电子就可以和地面上带负电荷的物体（例如树木、山丘等）发生游离碰撞，释放静电能量导致闪电的产生。
三、实验演示1.静电实验为了更好地理解雷电是如何发生的，我们可以通过一系列的实验和演示来加深理解。
我们先做一次静电实验来模拟云与地面之间的电离现象。
方法是将气球轻擦，然后将气球接触到金属圆盘上，在相接触时会发出明亮的电火花。
这是因为当气球擦拭时，摩擦力会将一些电子从气球上移走，留下无或少电子，从而导致气球带有了许多正电荷，而金属圆盘由于离不开地面，就会接受地面的负电荷，轻抚时就会产生明亮的电火花。
2.导电实验接着我们可以做一次导电实验来演示云与云之间的电离现象，方法是在纸板上撒少量的盐，然后再在盐上滴一两滴水。
接着将电极分别插入水盐的不同位置，等到两根电极电极相接触时，就能看到几乎和闪电一样的静电放电。
这个实验说明了，海盐溶解成水后，将有助于引导电。
在水蒸气密集的雾气环境下，空气中的水是会悬浮在空气中的，导致云层中的水分子极易形成正负电荷，引起雷电的产生。
四、小结以上是关于雷电的形成过程的讲解和实验演示，雷电的形成需要多种自然因素的共同作用，其中自然因素也是科学知识的重要组成部分。
雷电的基础知识在带有不同电荷雷云之间，或在雷云及由其感应而生的不同电荷之间发生击穿放电，即为雷电。
雷电是自然界中一种特殊的、极为壮观的声、光、电现象—伴随有闪电和雷鸣的一种恐怖而雄伟壮观的自然现象。
一、雷电的成因及其特性参数⑴、雷云和雷电①雷云：能发生闪电的云为雷云。
层积云、雨层云、积云、积雨云均与闪电有关，其中积雨云则最为重要。
②闪电：积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。
当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，即“闪电”。
闪电的形状：枝状、球状、片状、带状。
闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。
⑵、雷电的成因①雷电：带有电荷的云层向下靠近地面时，地面上的凸出物、金属等，会被感应出异性电荷，随着电场强度的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，两者相遇即形成对地放电。
②闪电：带负电荷的雷云在大地表面会感应出正电荷，这样雷云与大地间形成一个大的电容器，当电场强度超过大气被击穿的强度时，就发生了雷云与大地之间的放电，即常说的闪电，或者说是雷击。
③雷云放电过程：雷云——雷电先导——迎雷先导——主放电阶段——余辉放电⑶、雷电的特性参数①雷电日（T）：一年中发生雷电放电的天数，(衡量雷电活动频繁的程度)。
②雷电流：雷击电流大致呈单极性的脉冲波。
主要可采用三个参数来表示，即雷电流的幅值、波头时间和半幅值时间。
③雷电过电压：主要决定于雷电流陡度和雷电流通道的阻抗，它的大小可按下式来计算：U=IR+L（式中：I—雷电流幅值kA；i—随时间变化的雷电流kA；R—接地电阻Ω；L—雷电流通道的电感H）。
二、雷电的种类主要分为直击雷、感应雷、雷电波入侵、雷球、雷击电磁脉冲。
⑴、直击雷指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。
⑵、感应雷也称为雷电感应或感应过电压。
雷电产生原理：云层内的电荷分布与放电过程
雷电的产生与云层内的电荷分布和放电过程有关。
雷电是大气中因电荷分布不均而产生的放电现象。
以下是雷电产生的基本原理：
1. 云层内的电荷分布：
冰晶与水滴的碰撞：在云层内，水滴和冰晶经过碰撞和运动，导致电子的转移和分离。
电子的上升与沉降：轻的冰晶通常上升到云层的上部，而水滴则可能下沉到云层的底部，导致电荷的分布不均。
2. 云中的电场形成：
电场的建立：由于云层内电子的上升和沉降，形成了电场。
正电荷积累在云层的上部，负电荷积累在云层的下部。
3. 雷云的发展：
云层的增长：电场的作用使得云层继续增长，积累更多的电荷。
4. 雷电放电：
静电放电：当电场强度足够大时，它可能导致静电放电。
这是一种云内部或云与地面之间的放电现象。
云与地面的放电：云底部的负电荷可能感应地面上的正电荷，导致云与地面之间的放电。
5. 雷暴的形成：
雷云的发展：上述过程形成了雷云，雷电放电则是雷云中电荷失衡时的结果。
雷暴：雷电放电伴随着雷声和闪电，形成雷暴，其中强烈的气流和对流进一步增强了电荷的分离。
雷电的产生是由于云层内部电荷分布不均匀，形成电场，导致放电现象。
雷电放电释放的能量产生闪电和雷声，形成一系列的天气现象。
雷电是怎样形成的写作文雷电是由雷云（带电的云层）对地面建筑物及大地的自然放电引起的.在天气闷热潮湿的时候，地面上的水受热变为蒸汽，并且随地面的受热空气而上升，在空中与冷空气相遇，使上升的水蒸汽凝结成小水滴，形成积云.云中水滴受强烈气流吹袭，分裂为一些小水滴和大水滴，较大的水滴带正电荷，小水滴带负电荷.细微的水滴随风聚集形成了带负电的雷云；带正电的较大水滴常常向地面降落而形成雨，或悬浮在空中.由于静电感应，带负电的雷云，在大地表面感应有正电荷.这样雷云与大地间形成了一个大的电容器.当电场强度很大，超过大气的击穿强度时，即发生了雷云与大地间的放电，就是一般所说的雷击。
雷电是怎样形成的今天晚上，忽然发生了流星，过了一会儿才听到雷声。
此时我脑海里浮上了一个问题：雷电时怎样构成的？第二天早上，我充满好奇地带着这个问题去问科学老师。
科学老师说：“还是去查查资料吧！”放学后，我返回家，关上电脑，查阅了资料，我恍然大悟，原来，雷电就是由雷云（磁铁的云层）对地面建筑物及大地的自然振动引发的。
在天气炎热干燥的时候，地面上的水熔化变成蒸汽，并且随其地面的熔化空气而下降，在空中与冷空气碰面，并使下降的水蒸汽凝固成小水滴，构成积云。
云中水滴受到猛烈气流横过，对立为一些小水滴和大水滴，很大的水滴拎正电荷，小水滴拎负电荷。
微小的水滴随风涌入构成了拎负电的雷云；拎正电的很大水滴常常向地面迫降而构成雨，或漂浮在空中。
由于静电感应，拎负电的雷云，在大地表面感应器存有正电荷。
这样雷云与大地间构成了一个小的电容器。
当电场强度非常大，少于大气的打穿强度时，即为出现了雷云与大地间的振动，就是通常所说的雷电。
我还发现：闪电总是比雷来得快，因为光在空气中的传播速度比声音快，所以我们先看见闪电，后听见打雷。
这一次真是“不看看不晓得，一看看吓了一跳。
”从这次观测中，而令我斩获不少。
有一个小孩子，不知道回声是什么东西.有一次，他独自站在旷野，大声叫道："喂！喂！"附近小山立即反射出他的回声："喂！喂！"他又叫："你是谁？"回声答道："你是谁？"他又尖声大叫："你是蠢材！"立刻又从山上传来"蠢材"的回答声.孩子十分愤怒，向小山骂起来，然而，小山仍旧毫不客气地回敬他.孩子回家后对母亲诉说，母亲对他说："孩子呀，那是你做得不对.如果你和和气气地对它说，它就会和和气气地对待你.其实，世上许多事情都是这样的啊！"请以"回声"为话题写一篇文章.要求：1.要多角度地分析问题，只要与话题相关即为符合题意.2.文体不限，可以记叙经历、编述故事、抒发感情、发表议论、展开想象等.3.题目自拟.4.不少于800字.[话题精析]"回声"是一种自然现象.其实，世上许多事情都与其有相似之处、相通之理.民谚有"种牡丹得花，种蒺藜得刺"，名言有"以其人之道还治其人之身"，古诗有"投我以桃，报之以李"，20世纪60年代初口号有"我为人人，人人为我"，说的都是"回声"之理.现实生活中，我们只要稍微留心一下便会发现许多"回声"现象，比如：付出与回报，理解他人与被人理解，欺骗生活与受生活捉弄，破坏环境与遭自然惩罚等."回声"蕴含着丰富而又深刻的人生、社会哲理."回声"又是极富现实意义的话题：创造良好的人际、社会、自然环境是时代的呼唤.同学们尽可驰骋于联想和想象的空间，去捕捉与"回声"想关的素材，挥动生花妙笔去描画"回声"现象，剖析"回声"本质，写出隽永华美的篇章.[佳作选萃]天道无情河南方亚m-i星球是我们可爱的家园.一千多年前，我们的祖先由地球迁到这里定居后，接受教训，遵循自然法则，世世代代和其他生命同呼吸共命运，深得m-i星球母亲的喜爱.工作关系，我造访过m-i星球、m-s星球、m-n星球，上司就是不允许我造访距离最近的地球，说那不是人能去能待的地方.但科学家的性格总不能让我放弃任何想法.由于坚持立下军令状，公元4050年7月，我获准飞往地球，回"老家"看看.来到星际飞船基地，我登上一艘编号为fs-04的墨绿色飞船.飞船启动，沿着银白色轨道飞入时空隧道.窗外，一切似乎都凝固了--在超光速环境中是不会感受到外界物体运动的.我是探险者，又扮演着寻根者的角色.稍有点生物历史知识的人都知道，我们起源于地球，是地球人的后裔.史书《古纪史》曰："地球--人类古文明的发祥地，毁灭于约公元3000年."我陷入沉思，心早飞向那个造就了人类最终又把他们赶跑的地球……荧灯乍闪，飞船落定，我戴好面具，乘上探险车，驶出飞船.眼前呈现的是：焦黑的土地，凄凉的高山，污浊的河流，还有那铅灰色的天空……就在这一刻，我的地球人后裔的意识苏醒了，复活了.。
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。
雷云放电的三个过程雷云放电是一种自然现象，指的是当大气中形成大量的正负电荷时，电荷间的差异会产生电场，从而导致电荷之间发生放电现象。
雷云放电的过程可以分为三个阶段：云内放电、云间放电和地面放电。
一、云内放电云内放电是指云中的正负电荷之间发生放电现象。
在云中，水分子与冰晶碰撞会产生静电效应，导致云中的水滴或冰晶带有电荷。
当云中的正负电荷积累到一定程度时，电场强度达到足够高，电荷之间的电压差就会引发放电。
云内放电通常表现为雷电现象，伴随着巨大的雷声和闪电。
二、云间放电云间放电是指不同云之间或云与地面之间发生的放电现象。
当不同云之间或云与地面之间的电荷差异较大时，电场强度会足够高，导致电荷之间发生放电。
云间放电通常表现为大片云朵之间的闪电，这种闪电的形状通常比较扁平，横跨在云朵之间，非常壮观。
三、地面放电地面放电是指云中的电荷通过闪电释放到地面的过程。
当云中的电荷积累到一定程度时，电场强度达到足够高，就会引发云与地面之间的放电。
地面放电通常表现为从地面向云中发射的闪电，也就是我们常见的“地闪”。
地闪通常比云间放电的闪电形状更加弯曲，瞬间释放出巨大的能量，造成强烈的光亮和响声。
总结起来，雷云放电的过程可以归纳为云内放电、云间放电和地面放电三个阶段。
云内放电是云中的正负电荷之间发生放电现象，通常表现为雷电；云间放电是不同云之间或云与地面之间的放电现象，表现为大片云朵之间的闪电；地面放电是云中的电荷通过闪电释放到地面的过程，表现为从地面向云中发射的闪电。
这三个过程相互作用，形成了雷云放电的壮观景象，也带来了一定的危害和影响。
因此，在雷电天气中，我们要注意安全，远离高大的树木和水体，以避免遭受雷击的危险。
雷云的产生和雷电放电过程1.1.1 雷电发生机理雷电是由雷云放电引起的，关于雷云的聚集和带电至今还没有令人满意的解释，目前比较普遍的看法是：热气流上升时冷凝产生冰晶，气流中的冰晶碰撞后分裂导致较轻的部分带负电荷并被风吹走形成大块的雷云；较重的部分带正电荷并可能凝聚成水滴下降，它们在重力作用下下落的速度大，并在下落过程中与其他水份粒子发生碰撞，结果一部分被另一水生成物捕获，增大水成物的体积，另一部分云粒子被反弹回去，这些反弹回去的云粒子通常带正电荷，悬浮在空中形成一些局部带正电的云区，而水生成物带上负电荷。
由于水成物下降的速度快，而云粒子的下降速度慢，因而正、负电荷的微粒逐惭分离，最后形成带正电的云粒在云的上部，而带负电的水成物在云的下部。
整块雷云里边可以有若干个电荷中心。
负电荷中心，离地大约500~10000m。
它在地面上感应出大量的正电荷。
随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对大地的火花放电。
雷电放电包括雷云对大地，雷云对雷云和雷云内部的放电现象。
大多数雷云放电都是在雷点与雷云之间进行的，只有少数是对地进行的。
在防雷工程中，主要关心的是雷云对大地的放电，如图1-1所示。
图1-1云对地放电（用彩色）雷云对大地放电通常分为先导放电、主放电和辉光放电三个阶段。
云一地之间的线状雷电在开始时往往从雷云边缘向地面发展，以逐级推进方式向下发展。
每级长度约10~200m，每级的伸展速度约107m/s，各级之间有10~100µs的停歇，所以平均发展速度只有（1~8）×105m/s，这种放电称为先导放电，如图1-3所示。
当先导接近地面时，地面上一些高耸的物体（如塔尖或山顶）因周围电场强度达到了能使空气电离的程度，会发出向上的迎面先导。
当它与下行先导相遇时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大的电流（数十到数百千安），伴随着雷鸣和闪光，这就是雷电的主放电阶段。
主放电的过程极短，只有50~100µs，它是沿着负的下行先导通道，由下而上逆向发展，故又称“回击”，其速度高达2×107~1.5×108m/s。
以上是负电荷雷云对地放电的基本过程，可称为下行负雷闪；对应于正电荷雷云对地放电的下行正雷闪所占的比例很小，其发展过程亦基本相似。
主放电完成后，云中剩余的电荷沿着原来的主放电通道继续流入大地，看到的是一片模糊的发光，这就是辉光放电。
从旋转相机拍下的光学照片显示，大多数云对地雷击是重复的，即在第一次雷击形成的放电通道中，会有多次放电尾随，放电之间的间隔大约为0.5~500ms。
主要原因是：在雷云带电的过程中，在云中可形成若干个密度较高的电荷中心，第一次先导一主放电冲击泄放的主要是第一个电荷中心的电荷。
在第一次冲击完成之后，主放电通道暂时还保持高于周围大气的电导率，别的电荷中心将沿已有的主放电通道对地放电，从而形成多重雷击。
第二次及以后的放电，先导都是自上而下连续发展的，没有停顿现象。
放电的数目平均为2~3次，最多观测到42次。
通常第一次冲击放电的电流最大，以后的电流幅值都比较小。
图1-2所示为用旋转相机和高压示波器拍摄和记录的负雷云对地放电的典型过程和电流波形。
时间图1-2雷电放电的发展过程和雷电流的波形若地面上存在特别高的导电性能良好的接地物体时，也可能首先从该物体顶端出发，发展向上的先导，称上行雷。
但上行雷先导到达雷云时，一般不会发生主放电进程，这是因为雷云的导电性能比大地差得多，难以在极短的时间内提供为中和先导通道中电荷所需要的主放电电流，而只能向雷云深处发展多分支的云中先导。
通过宽广区域的电晕流洼，从分散的水性质点上卸下电荷，汇集起来，以中和上行先导中的部分电荷。
这样电流放电过程显然只能是较缓和的，而不可能有大冲击电流的特性。
其放电电流一般不足千安，而延续时间则较长，可能长达10-1s。
此外，上行先导从一开始就出现分支的概率较大。
1.1.2雷击时的等值电路雷击地面发生主放电的开始，可以用图1-3中开关S的闭合来表示。
图中Z 是被击物与大地（零电位）之间的阻抗，σ是先导放电通道中电荷的线密度，S 闭合之前相当于先导放电阶段。
S突然闭合，相当于主放电开始，如图1-3（b）所示。
发生主放电时，将有大量的正、负电荷沿先导通道逆向运动，并中和雷云中的负电荷。
由于电荷的运动形成电流i，因此雷击点A的电位也突然发生变化（u=iZ）。
雷电流i的大小与先导通道的电荷密度以及主放电的发展速度有关（i=σv）。
在防雷研究中，最关心的是雷击点A的电位升高，而可以不考虑主放电速度、先导电荷密度及具体的雷击物理过程，因此可以从A点的电位出发来把雷电放电过程简化为一个数学模型，如图1-3（c）所示；进而得到其彼得逊等值电路，如图1-3中（d）、（e）所示。
图中，Z0表示雷电通道的波阻抗（我国规程建议取300~400Ω）。
需要说明的是：尽管雷云有很高的初始电位才可能导致主放电，但地面被击物体的电位并不取决于这一初始电位，而是取决于雷电流与被击物体阻抗的乘积。
所以，从电源的性质看，雷电具有电流源的性质。
------------A s -S)(a )(b s v (c)(a )先导放电；（b ）主放电；（c ）计算模型；（d ）电压源等值电路；（e ）电流源等值电路Z 0o o 0Z图1-3雷电放电模型和等值电路在雷击点A 与地中零电位面之间串接着一个阻抗，它可以代表被击中物体的接地电阻R ，也可以代表被击物体的波阻抗Z 。
从图1-3（e ）中可以看出，当Z =0时，i=2i 0；若Z <<Z 0（如Z ≤30Ω），仍然可得i ≈2i 0。
所以国际上习惯于把流经波阻抗为零（或接近于零）的被击物体的电流称为“雷电流”。
从其定义可以看出，雷电流i 的幅值恰好等于沿通道Z 0传来的流动电流波i 0的幅值的两倍。
雷电放电有单通道放电，如图1-4所示，和多通道，如图1-5所示，先导放电是不规则的树枝状（如图1-4所示），但它还是具有分布参数的特征，作为粗略估计一般假设它是一个具有均匀电感、电容等分布参数的导电通道，即可以假设其波阻抗是均匀的。
图1-4单通道雷电放电过程（用彩色）图1-5多通道雷电放电雷电放电涉及气象、地貌等自然条件，随机性很大，关于雷电特性的诸参数因此具有统计的性质，需要通过大量实测才能确定，防雷保护设计的依据即来源于这些实测数据。
在防雷设计中，最关心的是雷电流波形、幅值分布及落雷密度等参数。
1.1.3 雷电流幅值和波形（1） 幅值分布的概率雷电流是单极性的脉冲波。
对一般地区，我国现行标准推荐雷电流幅值分布的概率如下：88lg IP -= （1-1）其中，I 为雷电流幅值（kA ）；P 为幅值大于I 的雷电流概率。
例如，当雷击时，出现幅值大于50kA 雷电流的概率为33%，大于88kA 的概率为10%。
该公式是从1025个有效的雷电流观测数据中归纳出来的。
对年雷暴日数小于20的地区（我国除陕南以外的西北地区、内蒙古的部分地区），雷电流幅值较小，P 可按下式计算：44lg IP -= （1-2）（2） 波形和极性虽然雷电流的幅值随各国气象条件相差很大，但各国测得的雷电流波形却是基本一致的。
根据实测统计，雷电流的波头时间大多为1~5µs ，平均为2~2.5µs 。
我国的防雷规程建议雷电流的波头时间取2.6µs ，此时雷电流的平均波头陡度a 与幅值成正比，即6.2Ia = kA/μs （1-3）雷电流的波长大多为20~100µs ，平均约为50µs ，大于50µs 的仅占18~30%。
因此，在保护计算中，雷电流的波形可以采用2.6/50µs 的双指数波。
在线路防雷设计中，一般可取斜角平顶波头以简化计算，我国规程规定雷电波的波头时间采用2.6µs 。
而在特高塔的防雷设计中，为更接近于实际，可取半余弦波头，其表达式为)cos 1(2t I i ω-= （1-4）其中，I 为雷电流幅值；ω为角频率。
对半余弦波头，其最大陡度出现在t=τf/2时，其值为平均陡度的π/2倍。
根据国内外的实测统计，75~90%的雷电流是负极性的。
因此电气设备的防雷保护和绝缘配合一般都按负极性雷进行研究。
1.1.4 雷暴日和雷暴小时为了表征不同地区的雷电活动频繁程度，常用年平均雷暴日作为计量单位。
雷暴日是一年中有雷电的天数，在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。
我国各地雷暴日的多少和纬度及距海洋的远近有关。
海南岛及广东的雷州半岛雷电活动频繁而强烈，平均年雷暴日高达100~133。
北回归线（北纬23.5︒）以南一般在80以上（但台湾省只有30左右），北纬23.5︒到长江一带约为40~80，长江以北大部地区（包括东北）多在20~40，西北多在20以下。
西藏沿雅鲁藏布江一带约达50~80。
我国把年平均雷暴日不超过15的叫少雷区，超过40的叫多雷区，超过90的叫强雷区。
在防雷设计中，要根据雷暴日的多少因地制宜。
雷暴小时是一年中有雷暴的小时数，在一小时内只要听到雷声就算一个雷电小时。
据统计，我国大部分地区雷暴小时与雷暴日之比约为3。
我国规程建议采用雷暴日作为计算单位。
1.1.5 地面落雷密度和输电线路落雷次数雷暴日和雷暴小时中，包含了雷云之间的放电，而防雷实际中关心的是云—地之间的放电。
地面落雷密度表征了雷云对地放电的频繁程度，其定义为每平方公里每雷暴日的对地落雷次数，用γ表示。
世界各国根据各自的具体情况，γ的取值不同。
根据我国标准规定，对雷暴日T=40的地区，γ=0.07次/平方公里⋅雷暴日。
输电线路的存在，改变了雷云—地之间的电场分布，有引雷作用。
根据模拟试验及运行经验，线路每侧的引雷宽度为2h（h为避雷线的平均高度，m）。
因此，对雷暴日T=40 地区，避雷线或导线平均高度为h的线路，每100km每年雷击的次数)4(28.01001000)4(h b T h b N +=⨯⨯⨯+=γ 次 （1-5）其中，b 为两根避雷线之间的距离，m 。
1.1.6 雷电冲击电压作用下气体的击穿由雷电造成冲击电压的幅值高、陡度大、作用时间极短，在冲击电压作用下空气间隙的击穿特性有着许多新的特点，并且雷电冲击电压与操作冲击电压下的特性也有很大不同。
下面我们讨论在雷电冲击电压下空气间隙的击穿特性。
一、雷电冲击电压标准波形为了检验绝缘耐受冲击电压的能力，在高压试验室中利用冲击电压发生器产生冲击电压，以模拟雷闪放电引起的过电压。
过去，各国、各地不同的实验室用各自产生的冲击电压进行试验，因为波形不同，击穿电压也不同，所得结果无法互相比较。
