雷电的机械效应及其影响

发生雷击时，雷电的机械效应所产生的破坏作用通常表现为径向自压缩力、内部气压和电动力作用三种形式。

1.径向自压缩力

载有电流的一段孤立导体会受到沿半径方向向内的自压缩力，这就是径向自压缩力。在导体表面磁场强度达到每米几兆安量级的地方，由于径向自压缩力导体将会出现剧烈的机械扭曲。例如，直径为5mm的导体承载峰值电流200kA，径向自压缩力将达到1.01325×105kPa（即1000个标准大气压）。理论上，该压力的大小与电流大小的平方成正比，与直径的平方成反比。当雷电击中物体时，热效应和径向自压缩力都会使物体材料的屈服点降低。如果径向压缩力超过了材料的屈服点，被击中物体就会发生形变，或者使原本组合在一起的不同材料发生剥离、分层或脱模。如果雷电流密度非常大，径向自压缩力也会很大，再加上物体表面的束缚力因热量而削弱，巨大的径向自压缩力将会冲出物体表面，使物体发生爆炸或其他损坏。

2.内部气压

由雷电的热效应可知，雷电通道内的温度非常高，高幅值的雷电流也会产生大量的热。当被击物中有巨大的雷电流经过时，此热量会向被击中物体内渗透，则原先残留于电介质（如玻璃纤维、碳素纤维混合物、砖石建筑材料等）蜂窝状孔穴中的水分急剧蒸发为大量气体，被击物缝隙中的气体也剧烈膨胀。因而在被击物体内部会出现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏甚至发生爆炸。(www.xing528.com)

3.电动力作用

由物理学可知，在载流导体周围空间存在磁场，在磁场里的载流导体会受到电磁力的作用，导体受到的电磁作用力称为电动力。这种电动力作用的时间极短，远小于导体的机械振动周期，导体在它的作用下常出现炸裂、劈开的现象。根据安培定律，在两根平行导线上通过相同方向的电流时，导线受到的力迫使它们有靠拢的趋势。当雷电流很大时，由于电动力的作用，也有可能使两根导线折断。

雷击中，常见树木劈裂、房屋破坏、器物爆裂爆炸等现象，这些都是雷电的机械效应引起的。当雷击通道气压超过1.01325MPa（即10个标准大气压）时，雷击所产生的破坏力相当于数吨TNT的威力。所以在防雷减灾的工作建设中，应该对闪电的机械效应给予高度的重视。