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云的带电区域和地面是怎样具有大型电容器功能的?
发布时间:2025-05-01
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电容器是由两个导电金属板和一个绝缘体组成的。当金属丝将两个导电金属板相连时,巨大的电流经过并产生电火花。云的带电区域相当于导电金属板,而之间的空气具有绝缘体的作用。在云的底部和地面之间也形成了同样的情况。这些部分之间的空气就充当了绝缘体,当电荷从空气中逃逸出并与相异的电荷接触时,就会产生巨大的电流形成闪电。

闪电总能击中地面吗?尽管人们认为闪电是发生在地球和云层之间的,但是最普遍的闪电还是发生在雷雨云之间。对于电荷来说,在云层之间跳跃比跳过云层到达地面容易得多。实际上,只有1/4的闪电能击中地面。

电荷是怎样穿过空气的?当云和地面之间有足够的电位差时,负电荷将离开云层呈之字形移动然后击中地面。地面的正电荷感觉到了负电荷的强烈吸引,将从高的物体上(比如树、建筑物和塔)发射正电荷形成的电子流。当两种电流相遇时,云和地面发生了放电。闪电从交汇点到达地面,然后下一个支流继续同样的放电过程。因此从某种意义上来说,闪电是从地面向上发生的,而电流则是向地面流动的。闪电的平均电压、电流和持续的时间是多少?

在闪电之前的电位差或电压可达到数百万伏特。闪电的电流可达2.5万~3万安培。闪电的持续时间约为0.25秒。每年约有多少人在闪电中丧生或受伤?美国一年有大约4000万次雷击,其中的400次能对人造成伤害。遇难者中丧生的能达到半数,剩下的人会受到严重伤害。美国哪个地区的闪电最频繁?

佛罗里达州的一个地区被称为“闪电巷”,这个60英里(96.6千米)宽的地区是美国闪电的频发区。这个地区每年平均有90天时间处于雷鸣电闪之下。安全预防闪电不会在同一个地方发生两次,这种说法对吗?这种说法绝对是错误的。纽约的帝国大厦就是闪电击中就不止一次的例子。在雷暴季节里,帝国大厦上面的塔楼被击中过几十次。雷电袭击的频率是多少?平均说来,全世界每一秒钟大约发生100次闪电。

大部分的闪电发生在云层中,只有少部分的闪电到达地面,所以每秒钟有大约25次闪电击中地面。发生闪电时,为什么汽车里总是最好的躲避地点?这并不是因为汽车有橡胶轮胎!

许多人认为当闪电击中地面时,汽车的橡胶轮胎提供了绝缘的环境。如果事情真是如此的话,难道雷雨天骑自行车也能从橡胶车圈得到绝缘的保护吗?当雷雨天气到来时,车里是最安全的地方,这是因为大多数的汽车有金属车身,它的作用相当于法拉第屏蔽,能将所有的电荷隔在汽车外部。既然电荷没有进入汽车内部,车里面的人就可以保持中性和安全。所以保护车内人不受闪电伤害的是金属车身,而不是汽车的橡胶轮胎。