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雷電放電的先導(dǎo)過程,、主放電過程及雷電的后續(xù)分量
閱讀：4023發(fā)布時間：2024-4-3
一,、雷電的先導(dǎo)過程
一次雷擊分為先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電三個階段,。
觀測表明,，雷云中的電荷是集中在幾個帶電中心。雷云下部大部分帶負(fù)電荷,，
故絕大多數(shù)的對地雷擊是負(fù)極性的,。由于靜電感應(yīng)作用，雷云中的負(fù)電荷會在附近地面及地面的物體上感應(yīng)出大量正電荷,，這樣在雷云與大地之間就形成了電場,。當(dāng)雷云中某一電荷中心的電荷較多，其附近的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的游離場強(qiáng)(約25~30kV/cm)時,，空氣開始游離,。當(dāng)某一段空氣被游離后,，這段空氣就由原來的絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電性的通道，稱為先導(dǎo)放電通道,。下行負(fù)先導(dǎo)具有明顯的分級發(fā)展的特點(diǎn),。每級的長度約為50m，相鄰兩級間歇時間約為30～90μs,，因此先導(dǎo)放電的平均發(fā)展速度較慢,，出現(xiàn)的電流不大。
在先導(dǎo)通道發(fā)展的初始階段,，其發(fā)展方向受到偶然因素的影響并不固定,。但當(dāng)它發(fā)展到距地面一定高度時(稱為定向高度)，先導(dǎo)通道會向著地面上某個電場強(qiáng)度較強(qiáng)的方向發(fā)展,，也就是說雷擊具有選擇性,。
二、雷電的主放電過程
當(dāng)先導(dǎo)通道接近地面時,，地面上一些較高物體周圍的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣游離所需的場強(qiáng),，會出現(xiàn)向上的迎面先導(dǎo)。當(dāng)先導(dǎo)通道的頭部與迎面先導(dǎo)之間的距離很小時,，剩余空氣間隙中的電場強(qiáng)度達(dá)到高的數(shù)值,，造成空氣間隙強(qiáng)烈地游離，最后形成高導(dǎo)電通道,，將先導(dǎo)頭部與大地短接,，這就是主放電階段的開始。游離出來的電子迅速通過被擊物流入地中,，形成很大的沖擊電流,。游離出的正離子則向上運(yùn)動去中和先導(dǎo)通道中的負(fù)電荷。由于其游離程度比先導(dǎo)通道強(qiáng)烈的多,，電荷密度很大,，故通道具有很高的導(dǎo)電性。主放電發(fā)展的速度很高,，所以出現(xiàn)極大的沖擊電流,，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱使空氣急劇膨脹震動，出現(xiàn)閃電和雷鳴,。主放電過程是由下向上發(fā)展的,，當(dāng)主放電到達(dá)云端時，放電過程結(jié)束,。
主放電過程持續(xù)的時間極短,，一般不超過100μs。所產(chǎn)生的電流幅值高達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百千安,，電流瞬時值隨著主放電向高空發(fā)展而逐漸減小,，形成雷電流沖擊波,。
對電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備造成破壞的主要是主放電過程。雷云放電時,，附近的電氣設(shè)備由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)在其上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓,。當(dāng)雷云對地面物體直接放電時，巨火的雷電流和很大的電流增長陡度在被擊物上產(chǎn)生數(shù)值很高的直擊雷過電壓,，會對電氣設(shè)備的絕緣產(chǎn)生威脅,，造成電力系統(tǒng)絕緣事故。
主放電完成后,，云中的剩余電荷沿著主放電通道繼續(xù)流向大地,，形成余輝放電，電流約為數(shù)百安,，持續(xù)時間較長(0.03～0.05s),。在余輝放電階段中持續(xù)時間較長的電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)也可能會使電氣設(shè)備損壞。
三,、雷電的后續(xù)分量
由于云中同時存在多個帶電中心,，所以雷云放電往往是重復(fù)的。當(dāng)某一電荷中心的放電過程完成后,，其電位發(fā)生劇變,，使鄰近的電荷中心對該電荷中心放電，之后放電沿原來的通道向大地發(fā)展,，形成雷電的后續(xù)分量,。重復(fù)放電時仍由先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電三個階段組成,。由于第一次雷擊放電的通道在很短的時間內(nèi)來不及充分去游離，通道仍具有較高的電導(dǎo),，所以后續(xù)分量的先導(dǎo)是連續(xù)發(fā)展的,，稱為箭形先導(dǎo)。
后續(xù)分量的主放電過程與前相同,，電流幅值約為第一分量的1/3～1/2,，電流的波前及波尾時間較第一分量的短。
圖TYBZ01402006-1中(a)為根據(jù)高速攝影照片繪制的多重雷電放電過程示意圖,，(b)為相應(yīng)的放電電流波形圖,。從圖中可以看出，第一次雷擊的先導(dǎo)通道是分級發(fā)展的,，且雷電流較小,。主放電階段的電流值很大，電流增加的速度也很快,，持續(xù)時間很短,。余輝放電階段的電流較小但持續(xù)時間較長,。
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