雷击

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雷击云层之间的放电对飞行器有危害,对地面上的建筑物和人、畜影响不大,但云层对大地的放电,则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。一但对万物造成危害都可以成为被雷击。

目录

原因

雷电

一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层,或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。这就是我们所看到的闪电和雷鸣。

当然,云层之间的放电主要对飞行器有危害,对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响,云层对大地的放电,则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。

通常雷击有三种主要形式:其一是带电的云层与大地上某一点间发生迅猛的放电现象,叫做“直击雷”。其二是带电云层由于静电感应作用,使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后,云层带电迅速消失,而地面某些范围由于散流电阻大,以致出现局部高电压,或者由于直击雷放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象,叫做“二次雷”或称“感应雷”。其三是“球形雷”。  

威力

雷电电流平均约为20 000A(甚至更大),雷电电压大约是10的10次伏(人体安全电压为36伏),一次雷电的时候大约为千分之一秒,平均一次雷电发出的功率达200亿千瓦(一般电饭锅的功率低于1000瓦)。

我国建造的世界上最大的水力发电站——三峡水电站,电站的装机总容量为1820万千瓦,只有一次雷电功率的千分。

当然雷电的电功率虽然很大,但由于放电时间短,所以闪电电流的电功并不算大,一次约为5555度。

全世界每秒就有100次以上的雷电现象,一年里雷电释放的总电能余约为17.5亿千度。

若一度电的电费为0.30元,全世界一年的雷电价值为5.25万亿元,这是一笔巨大的财富,但由于雷电时间极短,人类还难以捕捉这种电能;但目前世界上已有少数国家正在研究利用雷电电能的方法,如美国的加利福利亚州、佛罗里达州,以及中国清华大学电机系和的少数活跃的民间科学家石明等人,正不断的为人类探索着新的梦想。  

好处

雷电交加时,空气中的部分氧气被激变成臭氧。稀薄的臭氧不但不臭,而且还能吸收大部分宇宙射线,使地球表面的生物免遭紫外线过量照射的危害。闪电过程中产生的高温又可杀死大气中90%以上的细菌和微生物,从而使空气变得更加纯净而清新宜人。

据统计,每年地球上空会出现31亿多次闪电,平均每秒钟100次。每次放电,其电能高达10万千瓦时,连世界上最大的电力装置都不能和它相比。另外,大气中还含有78%不能被作物直接吸收的游离氮。闪电时,电流高达10万安培,空气分子被加热到3万度以上,致使大气中不活泼的氮与氧化合,变成二氧化氮。大雨又将二氧化氮溶解成为稀硝酸,并随雨水降至地面与其他物质化合,变成作物可以直接吸收的氮肥。据测算,全球每年由雷雨而“合成”的氮肥就有20亿吨。这20亿吨从天而降的氮肥,相当于20万个年产1万吨的化肥厂的产量总和!  

危害

自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明,雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。全球

雷击

每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。据不完全统计,我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000~4000人,财产损失在50亿元到100亿元人民币。

雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。现代电子技术的高速发展,带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低。以大规模集成电路为核心组件的测量、监控、保护、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域,以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点,暂态过电压不仅会造成电子设备产生误操作,也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。

雷击造成的危害主要有四种:

(1)直击雷

带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象,称为直击雷。它的破坏力十分巨大,若不能迅速将其泻放入大地,将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁,甚至危及人畜的生命安全。

(2)雷电波侵入

雷电不直接放电在建筑和设备本身,而是对布放在建筑物外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散,侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此,往往在听到雷声之前,我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。

(3)感应过电压

雷击在设备设施或线路的附近发生,或闪电不直接对地放电,只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷,并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。

雷击放电于具有避雷设施的建筑物时,雷电波沿着建筑物顶部接闪器(避雷带、避雷线、避雷网或避雷针)、引下线泄放到大地的过程中,会在引下线周围形成强大的瞬变磁场,轻则造成电子设备受到干扰,数据丢失,产生误动作或暂时瘫痪;严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁,使整个系统陷于瘫痪。

(4)系统内部操作过电压

因断路器的操作、电力重负荷以及感性负荷的投入和切除、系统短路故障等系统内部状态的变化而使系统参数发生改变,引起的电力系统内部电磁能量转化,从而产生内部过电压,即操

雷击

作过电压。

操作过电压的幅值虽小,但发生的概率却远远大于雷电感应过电压。实验证明,无论是感应过电压还是内部操作过电压,均为暂态过电压(或称瞬时过电压),最终以电气浪涌的方式危及电子设备,包括破坏印刷电路印制线、元件和绝缘过早老化寿命缩短、破坏数据库或使软件误操作,使一些控制元件失控。

(5)地电位反击

如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施,接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分,流向供电系统或各种网络信号系统,或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统,从而反击破坏或损害电子设备。同时,在未实行等电位连接的导线回路中,可能诱发高电位而产生火花放电的危险。  

雷电

雷电交加时,空气中的部分氧气被激变成臭氧。稀薄的臭氧不但

雷击

不臭,而且还能吸收大部分宇宙射线,使地球表面的生物免遭紫外线过量照射的危害。闪电过程中产生的高温又可杀死大气中90%以上的细菌和微生物,从而使空气变得更加纯净而清新宜人。

据统计,每年地球上空会出现31亿多次闪电,平均每秒钟100次。每次放电,其电能高达10万千瓦时,连世界上最大的电力装置都不能和它相比。另外,大气中还含有78%不能被作物直接吸收的游离氮。闪电时,电流高达10万安培,空气中气体的分子被加热到3万度以上,致使大气中不活泼的氮与氧化合,变成二氧化氮。大雨又将二氧化氮溶解成为稀硝酸,并随雨水降至地面与其他物质化合,变成作物可以直接吸收的氮肥。据测算,全球每年由雷雨而“合成”的氮肥就有20亿吨。这20亿吨从天而降的氮肥,相当于20万个年产1万吨的化肥厂的产量总和!  

防范技巧

应急要点

●注意关闭门窗,室内人员应远离门窗、水管、煤气管等金属物体。

●关闭家用电器,拔掉电源插头,防止雷电从电源线入侵。

●在室外时,要及时躲避,不要在空旷的野外停留。在空旷的野外无处躲避时,应尽量寻找低洼之处(如土坑)藏身,或者立即下蹲,降低身体的高度。

●远离孤立的大树、高塔、电线杆、广告牌。

●立即停止室外游泳、划船、钓鱼等水上活动。

●如多人共处室外,相互之间不要挤靠,以防被雷击中后电流互相传导。  

专家提示

●高大建筑物上必须安装避雷装置,防御雷击灾害。

●在户外不要使用手机。

●对被雷击中人员,应立即采取心肺复苏法抢救。

●雷雨天尽量少洗澡,太阳能热水器用户切忌洗澡。  

防雷补充

在户外活动时

1.遇雷雨天气时,不要站着,应蹲下降低高度,同时两脚并拢减少跨步电压带来的危害。

2.不要站在大树下,不能用手摸扶大树,因为这时潮湿的树干已变成了一个引雷装置,再好离大树5m外。

3.不要在水边和洼地停留,切勿站在楼顶、山顶、或接近其他易导电的物体,应迅速到干燥的室内避雨,如找不到房子应就近到山间或山岩下避雨。

4.不要拿着金属物品在雷雨中停留,随身所带的金属物品应放在5m外的地方;在雷雨中不宜打伞,也不宜将羽毛球拍等扛在肩上。

5.雷暴天气出门要穿胶鞋,这样可以起到绝缘作用,也不宜开摩托车骑自行车,人在汽车内一般不会遭到雷电袭击,因为封闭的金属道题有很好的防雷功能,要注意不要将头和手伸出窗外。

在室内活动时

1.要及时关好门窗,防止雷电直击或防止球形雷飘进室内。

2.尽量不要拨打或接听电话,也不要用电话上网,最好拔掉电源和电话线,如有条件在电源线和电话点上安装避雷器。

3.保持室内干燥,房屋漏水应尽快修理好。

4.不要将晒衣服、被褥用的铁丝接到窗外、门口、以防铁丝引雷。

5.不要在孤立的凉亭、草棚避雨久留,注意避开电线,不要站在灯泡下,最好是断电或不使用电器。  

急救

主症

皮肤被烧焦,鼓膜内脏被震裂,心室颤动,心跳停止,呼吸

雷击

肌麻痹。  

急救

1.伤者就地平卧,松解衣扣,乳罩、腰带等。

2.立即口对口呼吸和胸外心脏挤压,坚持到病人醒来为止。

3.手导引或针刺人中,十宣涌泉命门等穴。

4.送医院急救。  

预防

1.雷雨天不在室外走动或大树下避雨,拿掉身上的金属,蹲下防雷击。关闭电视、收音机,拔掉天线。

2.打雷时远离电灯、电源,不靠近柱和墙壁,防引起感应电。

3.在高楼须快入室,在高山快下来,下游泳快上岸。

4.关好门窗、家电、电视机及关电门。

5.在室外者感到头发竖立,皮肤刺痛,肌肉发抖,即有将被闪电击中的危险,应立即卧倒或原地,可避免雷击。  

发电的最新进展

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随着不可再生能源的不断地消耗,人类即将面临着能源危机。各国都不断得寻找和开发利用新能源。其中雷电就是一个巨大得能源。

在我国海南岛及雷州半岛是雷电活动最剧烈的地区,年平均雷暴日高达130日。全球各地都有雷电特别活跃的地区。

雷电有巨大的能量,地球上平均每秒有一百次闪电,一次闪电约释放八千瓦时的电能。每年全世界的雷电约放出二百五十亿千瓦小时的能量。所放出的能比全美国所有发电机发电的总量还要多。

为此,我们可以打算开发一种安全有效的将瞬间具有高能量的雷电截获转换为一种可以被人类利用的利用的方法。主要原理是将电转化为热,利用热使水蒸发产生蒸汽,推动汽轮机发电。

我们可以通过以下3种方案将雷电引下:

1、用氢气球牵引细钢丝放入高空引雷

2、用小型火箭升空引雷

3、用气体激光器制造电离通道引雷

雷电转化为热能的的主要原理图

然后,我们将雷电引到一定的电阻,使其受热后,即可利用热能发电或者加热物体。

除了发电还可以利用不同温度的热量用于制冷、工业干燥、工业热加工、种植业的温室供暖、家庭用的热水、沐浴、土壤加温、海水的浓缩及淡水的蒸馏。

而且特别适于海岸及一些岛屿地区。

提供了一种更为简便易于实施的发方法。

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