雷电原理课程考试大纲及样卷.docx

1、雷电原理课程考试大纲及样卷雷电原理课程考试大纲一、课程设置性质与设置目的雷电原理是防雷专业的一门专业基础理论课, 设置本课程的目的是为从事雷电防护人员学习雷电基础理论知识，有助于对雷电的了解和理解，为雷电的研究和防护工作提供依据和新方法的研究。本课程的基本要求：在掌握大气荷电粒子基本理论、晴天和云天大气电场、粒子荷电特点，荷电理论的基础上，深入学习闪电的结构、地闪电电场、回击电流和地闪形成过程和机制，雷暴云与闪电，雷电的监测，雷电诱发的物理现象、雷暴的活动规律等学习本课程应具备一定的电学知识、高等数学基础，雷电原理这一门课，大致分为三部分，第一部分是晴天大气电学知识（第2、3、4章），每一章有

2、两小部分，先是叙述的为原理部分，其次是实际观测资料的分析。学习时将原理与观测结合起来学习，达到理论与实际相结合的效果，是考核的一个方面。第二部分是雷暴云闪电，这是本书的重点，需自学者注意，特别是地闪电场的几种变化、地闪类型，回击电流一定要掌握，是考核的重点。第三部分是云起电机制的分析和雷暴闪电的物理效应，这一部分理论性较强，有一定难度，其关键是数学基础要好，根据对象一般不作要求。二、课程内容与考核目标 本课程考核的重点是第27章和第10章，其中第七章是重中之重，希望学习时要注意。第一章静电学原理（一）学习目的和要求 这一章是为对电学了解不多的学员而写，对于学过电学的起复习作用，介绍有关电学方面

3、的初步知识，使你在电学的方面有进一步的了解，然后进入雷电原理课程的学习（二）课程内容第一节 电荷这节内容是有关电荷的基本知识第二节 库仑定理这节内容有点电荷、库仑定理-点电荷间的相互作用力，第三节 电场 这节内容有电场的定义，点电荷产生的电场，电场单位 第四节 静电场子的势 该节内容为电场作的功，无旋电场，电势的定义，点电荷枪实弹产生的电势第五节 连续分布电荷产生的电场 内容为连续分布电荷情况下的电电场和势和电荷密度的确定第六节 高斯定理与电通量 内容为电场的散度的推导，与电势间的关系第七节 导体 导体的特性、导体表面的电场 第八节 电介质 电介质的特性，电偶极矩，电极化强度，电感应矢量第九节

4、 电流 电流、电流密度，电流连续性方程，欧姆定理，电动势第十节 稳定电流引起的磁场 安培定理，磁场子定义，安培迥路定理磁场子矢量势，罗仑兹力 （三）考核知识点1、库仑定理、电场强度、电势、电极化强度 （四）考核要求1、库仑定理、电场强度、电势、电极化强度（1）识记：电场强度、电势、电极化强度（2）领会：点电荷间的相互作用，点电荷产生的电场和电势的计算，电场与电势的关系（3）简单应用：电偶极子产生的电场和电势 （4）综合应用：第二章晴天大气中的带电粒子（离子）（一）学习目的和要求 这一章学习的目的是对大气中的基本带电粒子的活动规律，要求学生掌握大气中荷电粒子形成的原因、荷电粒子生消方程和运动特点

5、的描述，大气中荷电粒子的时空分布（二）课程内容 第一节 大气气体成份和气溶胶本节的内容主要有：大气粒子的尺度，大气粒子的尺度谱，大气气体成份，大气气溶胶等。目的是为没有接触过气象，而学习雷电所需的气象基础知识。 第二节 大气电离源和电离率这一节的重点是电离率，大气中的三种电离源电离特点和分布，电离率的时空分布等。 第三节 大气离子的形成过程该节要掌握大气离子的类别，大气中正、负离子形成的电离方程，只须作一般了解。 第四节大气离子迁移率和大气离子方程这节要掌握离子迁移率的意义和作用，离子迁移率的数学表示式，影响迁移率的因子，大气离子方程的建立，各项的意义。 第五节大气离子的时空分布 这一节要掌握

6、的是海洋或陆地上荷电粒子 正、负离子浓度的数值差，重离子和轻离子的时空分布及它们间的关系。（三）考核知识点1、电离率，大气中的电离源，大气离子的迁移率，大气离子方程2、大气离子的时空分布（四）考核要求1、电离率，大气中的电离源（1）识记：要求掌握电离率、电离源、离子迁移率、轻离子、重离子，复合系数的基本定义；（2）领会；要求领会大气中的电离源、离子迁移率对大气荷电粒子分布的作用，大气离子方程各项的意义，（3）简单应用：能应用离子迁移率表示式，说明影响大气离子迁移率的主要因子 （4）综合应用：大气离子迁移率的计算2、大气离子的时空分布（1）识记：正、负离子浓度差别，海陆差异，正、负离子浓度随高度

7、的分布，大气离子浓度的日变化（2）领会：大气中正离子浓度大于负离子浓度的重要特征，重离子浓度与轻离子浓度间的关系，大气离子谱分布（3）简单应用：正、负离子浓度的差异是产生大气电场的重要原因（4）综合应用：大气离子的时空变化导致大气电场的变化第三章晴天大气电场（一）学习目的和要求 本章要求学生掌握晴天大气电场的基本特点和电场时空变化（二）课程内容 第一节大气电场基本概念 这一节的内容主要有大气电场的基本特点，电场的方向，大气电场与电位间的数学关系，大气等电位面 第二节大气电场的空间分布 这一节的内容主要有海洋大气电场平均电场的值，高度分布的特点、经验关系和大气电场的四种基本类型， 第三节大气电场

8、的时间变化特征这一节的内容主要有大气电场日、年和脉动变化的类型，和原因 第四节大气电场子与气象条件 大气中气溶胶、水汽和温度对大气电场的影响（三）考核知识点1、大气电场基本概念，大气电场的数学表示，2、大气电场的时空分布，大气电场的高度分布，大气电场的日变化（四）考核要求1、大气电场子基本概念 （1）识记：大气电场、大气电势的概念（2）领会：大气电场的基本特点，大气电场方向与大气离子符号间的关系，大气电场的表示方式（3）简单应用：弄清大气电场与其它电学参量的关系 （4）综合应用：由大气离子浓度分布和其它电学参量求取大气电场分布2、大气电场的时空分布（1）识记：大气电场子高度分布的一般特点，大气

9、电场子日变化的特点（2）领会：大气电场的高度分布的四种类型、大气电场日变化的类别（3）简单应用： 由其它大气电学参量求取大气电场（4）综合应用：应用静电场理论计算大气电场 第四章晴天大气电导率、体电荷密度和大气电流（一）学习目的和要求 要求学生掌握大气电导率、大气体电荷密度和大气电流的意义、数学表示式及计算（二）课程内容 第一节 晴天大气电导率 这一节的内容主要有大气电导率的定义、数学表达，以及决定大气电导率的因子是什么，大气电导率的时空分布及原因， 第二节 晴天大气体电荷 本节要掌握的课程内容是晴天大气体电荷的定义和数学表达，大气体电荷密度的时空分布 第三节 晴天大气电流 这一节的内容主要有

10、晴天大气电流的四个分量的意义、数学表示式和计算，晴天大气电流的时空分布（三）考核知识点1、晴天大气电导率、体电荷密度和电流的四个分量的意义、数学表示式，及其平均值。2、晴天大气电导率、体电荷密度和电流的时空变化（四）考核要求1、晴天大气电导率、体电荷密度和电流的四个分量的意义、数学表示式，及其平均值（1）识记：重点记住电导率、体电荷密度、传导电流、扩散电流、对流电流的定义（2）领会：电导率、体电荷密度、传导电流、扩散电流、对流电流的意义和表示式（3）简单应用：能应用电导率、体电荷密度、传导电流、扩散电流、对流电流进行简单的计算（4）综合应用：应用大气电学量计算电导率、体电荷密度、传导电流、扩散

11、电流、对流电流2、晴天大气电导率、体电荷密度和电流的时空变化（1）识记：理解大气电导率的高度变化与重离子浓度间的关系，电导率的日变化， （2）领会：体电荷密度与大气电场高度变化间的重要关系，第五章云雾降水电结构和电场（一）学习目的和要求 这一章的学习要求是学习云雾粒子子的荷电特征，云雾中的电荷和电场分布，特别是要掌握积雨云的荷电分布和电场。（二）课程内容第一节大气云类型和特点 这一节的内容主要有大气中云的分类及各类云的特点，最重要的是能识别云第二节 雷暴云概况这一节的主要内容是雷暴云的结构和特点，雷暴云的种类和发展阶段 第三节云雾粒子电荷这一节的内容主要有云雾粒子荷电和特点，云雾粒子荷电的经验

12、关系，什么是云雾粒子的荷电谱分布和云雾粒子的相对荷电谱分布，试说明层积云、积云和积雨云的荷电谱分布的特点 第四节云中大气电结构 这一节的内容主要有云中荷电垂直分布的6种类型，层状云的电场和平均体荷电密度的值及荷电随高度的变化；积状云中的电场和平均体荷电密度的值及荷电随高度的变化；重点要掌握积雨云内的体电荷和电场，云荷电时的静电场子偶极子模式，积雨云不同阶段的荷电分布。 第五节降水粒子荷电 这一节的内容主要有降水粒子的荷电大小、降水粒子群荷电的表示方法，降水电场和电流。（三）考核知识点1、云雾粒子的荷电，云雾粒子荷电表示2、云雾中的电场分布，双极性电荷分布产生的电场3、降水粒子荷电，降水电场、电

13、流（四）考核要求1、云雾粒子的荷电（1）识记：决单个云雾粒子荷电的主要因素，粒子群的云雾粒子荷电谱分布函数，云雾粒子相对荷电谱分布函数的意义（2）领会：云雾粒子荷电的平均值和电荷范围，荷电量与有关因子（3）简单应用：根据云粒子计算云的荷电量（4）综合应用：求取云雾粒子相对荷电谱分布函数2、云雾中的电场分布（1）识记：正的单极性电荷分布、负的单极性电荷分布、正的双极性电荷分布、负的双极性电荷分布，电场的高度分布与体电荷密度的分布，（2）领会：积雨云内电荷分布荷电模式，双极性电荷分布产生的电场（3）简单应用：双（多）极性电荷分布产生的电场的计算（4）综合应用：说明当雷暴云通过测站上空时，地面电场发

14、生何种变化3、降水粒子荷电（1）识记：降水粒子荷电与寸滴半径关系，降水粒子荷电谱分布，相对降水粒子荷电谱分布（2）领会：降水粒子荷电谱分布函数第六章云雾和雷雨云荷电机制（一）学习目的和要求 这一章的学习要求学生掌握对不同类型云滴和云类的起电过程的物理原因，而数学理论推导部分不作要求。（二）课程内容 第一节雷雨云起电特点 在这一节里主要内容有：云起电的基本特征，云起电机制基相假设，产生闪电的电场强度第二节云雾小粒子起电机制大气离子扩散 这一节的内容主要有云雾小粒子起电的物理机制，该起电机制的基本原理本假定，最后的结果，对于理论推导不作要求。第三节大云滴起电机制这一节的内容主要有大云滴起电的理论机

15、制，主要有湍流电碰并起电、极化水滴选择捕获起电、碰撞感应起电等的物理机制，该起电机制的基本原理本假定，最后的结果，对于理论推导不作要求。第四节积雨云底部大雨滴破碎起电机制这一节的内容主要有大雨滴破碎起电的物理机制，该起电机制的基本原理本假定，最后的结果，对于理论推导不作要求。第五节 积雨云温差起电机制 这一节的内容主要有 积雨云温差起电的原理，该起电机制的基本原理本假定，最后的结果，对于理论推导不作要求。第六节雷雨云降水起电机制这一节的内容主要有雷雨云降水起电的物理机制，该起电机制的基本原理本假定，最后的结果，对于理论推导不作要求。第七节热带对流云起电机制 这一节的内容主要有热带对流云起电的物

16、理机制，该起电机制的基本原理本假定，最后的结果，对于理论推导不作要求。（三）考核知识点1、雷雨云的起电特点，2、云雾粒子的荷电机制3、雷雨云的起电机制（四）考核要求1、雷雨云的起电特点（1）识记：云起电的电场、时间、电荷产生和分离的高度（2）领会：云起的基本要求2、云雾粒子的荷电机制（1）识记：荷电的基本假定（2）领会：云雾粒子的荷电扩散机制（3）简单应用：能应用该理论的结果解释云雾粒子荷电的特点（4）综合应用：根据云雾粒子的荷电扩散机制计算云的荷电量3、雷雨云的起电机制（1）识记：湍流电碰并起电、极化水滴选择捕获起电、碰撞感应起电的概念（2）领会：湍流电碰并起电、极化水滴选择捕获起电、碰撞感

17、应起电的机制（3）简单应用：应用湍流电碰并起电、极化水滴选择捕获起电、碰撞感应起电的理论结果说明荷电机制的特点（4）综合应用：根据雷雨云的起电机制计算云的荷电量第七章 雷暴云闪电（一）学习目的和要求 这一章是全书的重点，也是考核的重点，要求学生掌握闪电的结构，闪电的形成机制，闪电的分类，雷暴云与闪电的关系，（二）课程内容 第一节闪电的分类这一节的内容主要有闪电的分类，球形闪电的特点和形成的原因； 第二节地闪概述 这一节的本课程的重点，要学生学掌握的内容主要有：地闪的基本过程（闪电的初始击穿、梯式先导、连接先导、回击、），地闪的类型，在闪电场的变化类型、闪电的电学参量等， 第三节闪电的初始击穿这

18、一节的内容主要有闪电初始击穿的基本过程，其初始电场变化，第四节梯式先导 这一节的内容主要有梯式先导的类型，梯级先导的长度的时间，梯式先导的电场脉冲，梯级别先导的电流。 第五节连接先导 这一节的内容主要有闪击距离有所了解，闪击距离与电流的关系；第六节回击 这一节的内容主要有回击电磁场的变化，回击的主要参数：回击速度、电场、电流等的变化特点；回击通道内的温度和电子密度等； 第七节箭式先导这一节的内容主要有箭式先导的步长、速度、电流和电场等第八节连续电流 这一节的内容主要有连续电流的长过程和短过程、电流和电荷；M分量；第九节地闪中的J和K过程 这一节的内容主要有J过程和K 过程的主要参数第十节正地闪

19、 这一节的内容主要有正地闪的的发生和一般特性，正地闪的电场，电流和电荷第十一节人工触发闪电这一节的内容主要有人工触发闪电的方法和过程第十二节地闪的形成机制 这一节的内容主要有电子雪崩、正负流光，地闪的初始击穿、梯式先导、箭式先导、回击等形成机制；第十三节云闪 这一节的内容主要有云闪的结构、类型和电场及其它电学参量等第十四节闪电与雷暴云间关系 这一节的内容主要有中尺度对流系统内电场高度分布和荷电的垂直结构，雷暴云结构与闪电间的关系，雷暴云参数与闪电间关系第十五节尖端闪电要求学生了解尖端放电的几种情形（三）考核知识点1、地闪的结构、地闪电场的变化特征2、地闪各阶段电特点3、地闪形成机制4、云闪结构

20、和特点5、雷暴云与闪电（四）考核要求1、地闪的结构（1）识记：要认识云闪、地闪、球状闪电，闪电的初始击穿、梯式先导、闪电通道、连接先导、回击、箭式先导、第一闪击、随后闪击、地闪的分类、地闪主要参数：速度、先导和回击间歇时间，电荷、电流、先导步长，地闪功率。地闪电场的变化和过程（B、I、L、R、J、K、C、M、F）。地闪电矩、回击峰值电流（2）领会：必须掌握地闪结构、分类和形成的各阶段特征（步长、速度、时间和现象等）、认识清楚电场变化B、I、L、R、J、K、C、M、F的意义，（3）简单应用： 应能利用本章学过的知识计算闪电电流、能量、功率等参数，说明地闪闪电过程的特征（4）综合应用：运用学过的知

21、识能对地闪的四种类型作物理解释2、地闪各阶段电特点（1）识记：闪电的初始击穿、梯式先导、闪电通道、连接先导、回击、箭式先导的特点有所理解（2）领会；对闪电的初始击穿、梯式先导、闪电通道、连接先导、回击、箭式先导的特点作进一步理解（3）简单应用：对地闪过程有全面的认识（4）综合应用：全面解释地闪的各种过程和现象3、地闪形成机制（1）识记：正（负）流光、电子雪崩、反向电场等名词的意义（2）领会：初始击穿和梯式先导形成的物理过程，反向电场子的形成，对梯能为形成的作用（3）简单应用：说明地闪梯级和闪电的强电流和强光的形成（4）综合应用： 全面解释地闪的各种机制4、云闪结构和特点（1）识记：云闪结构，初

22、始流光、负流光、反冲流光等名词的意义（2）领会：云闪的物理过程，云闪产生的电场的三个阶段、云闪的电学参量，云闪地闪比（3）简单应用：解释云闪的形成过程（4）综合应用：对云闪有全面认识5、雷暴云与闪电（1）识记：闪电与降水关系，闪电与云内温度关系，着重认识风切变对云电荷分布、对地闪和云闪的发生起何重要作用？（2）领会；领会MCS荷电模式，其中包括正、负电荷分布、气流间关系，正、负地闪闪电与MCS 的关系，闪电与云顶高度间关系（3）简单应用：对地闪和云闪形成的气象原因有所认识（4）综合应用：对闪电的气象原因有深入的认识第八章 雷电的物理效应（一）学习目的和要求 该章学习的目的是对闪电产生的各种物理

23、现象有所认识（二）课程内容 第一节 雷电的电磁效应闪电电磁场的变化、闪电时地面电磁场，闪电通道产生的电磁场等，对考生不作要求； 第二节 闪电通道的半径、速度、能量和温度 闪电通道半径、速度、能量和温度等理论，一般对考生不作要求 第三节 闪电电流模式本节给出了地闪回击时三种电流计算模式第四节 雷电引起的天电和无线电噪声 这节内容是简明给出闪电产生的无线电噪声与地闪电场变化过程间关系 第五节 雷 本节说明了雷的形成原因、雷的基本特点、传播 第六节 闪电与大气化学 本节内容为大由闪电产生NO和估算方法 第七节 闪电光谱 本节内容有大气闪电光谱的表示和闪电光谱观测方法（三）考核知识点1、闪电产生电场的

24、数学表示、闪电电流模式2、闪电物理现象：雷、闪电光谱、闪电与大气化学（四）考核要求1、闪电产生电场的数学表示、闪电电流模式（1）识记：闪电的静电场分量、感应场分量、辐射场分量，（2）领会：闪电通道电场、闪电电流的数学表示有所领会（3）简单应用：应用本章理论解释闪电的电磁场现象（4）综合应用：应用本章理论进行有关闪电电磁场的计算2、闪电物理现象：雷、闪电光谱、闪电与大气化学（1）识记：雷电噪声、雷、闪电光谱和大气化学（2）领会：雷电噪声与闪电电场间关系、雷的形成，闪电光谱的表示，大气中NO形成的化学方程式（3）简单应用：领会天电产生的原因，雷的传播，闪电与大气NO化学的计算表示（4）综合应用：进

25、行雷传播的计算，全球大气NO的计算第九章 雷电监测原理和方法（一）学习目的和要求要求学生对闪电观测的原理和方法及其仪器有所认识（二）课程内容 第一节 闪电照相观测本节内容有旋转博尹斯相机观测闪电的原理、方法和高速线扫描相机的原理 第二节 大气电场和闪电电场子的测量本节内容有平板天线观测大气电场、旋转式大气静电场仪和大气电场探空仪第三节 闪电电流的监测这节内容是闪电峰值勤电流的测量方法和几种间接推算雷电流的方法。第四节 闪电电磁场的测量本节的内容为闪电磁场测量方法 第五节 雷电计数和定位这一节内容是闪电计数器的原理和闪电方向及位置的单站、多站确定方法 第六节美国国家闪电监测网这节介绍美国的闪电监

26、测网和监理所测方法 第七节卫星监测雷暴介绍卫星监测雷暴的仪器和原理方法（三）考核知识点1、闪电的照相观测，大气电场的观测仪器2、闪电的定位原理方法（四）考核要求1、闪电的照相观测，大气电场的观测仪器（1）识记：旋转博尹斯相机的结构，大气电场仪的结构（2）领会：旋转博尹斯相机和大气电场仪观测闪电的原理2、闪电的定位原理方法（1）识记：闪电计数器的和闪电方向及位置的单站、多站确定方法（2）领会：闪电计数器的和闪电方向及位置的单站、多站观测原理第十章 雷暴气候特征和全球大气电输送（一）学习目的和要求学习这一章使学生认识描述雷暴活动参量和我国和世界上雷暴活动的地理分布及气候特征，全球大气电平衡的实现（

27、二）课程内容 第一节雷暴活动参量这一节内容有雷暴活动参量：雷暴季节、雷暴持续时间、雷暴月、雷暴日、雷暴时等雷暴活动参量的基本定义 第二节我国雷暴的地理分布和气候特征 这一节根据历年雷电观测资料介绍我国雷暴区的划分、雷暴的地理分布和气候特征 第三节我国雷暴活动的时间变化特征这节内容为我国各雷暴区平均雷暴日不同季节的时间变化第四节全球雷暴的气候特征 这节内容有全球雷暴活动的地理分布和时间变化、闪电密度的定义及其与雷暴日、纬度间的关系 第五节地球和大气间的电输送该节内容为全球大气电过程、全球大气电学量的定义、和典型值，全球大气电容模型、全球大气电荷输送，地球表面的电荷平衡，太阳活动与大气电间关系。（

28、三）考核知识点1、雷暴活动参量2、全球大气电输送（四）考核要求1、雷暴活动参量（1）识记：雷暴季节、雷暴持续时间、雷暴月、雷暴日、雷暴时（2）领会：雷暴区的划分、雷暴活动的地理分布（3）简单应用：由雷暴季节、雷暴持续时间、雷暴月、雷暴日、雷暴时说明雷暴的活动情况2、全球大气电输送（1）识记：全球大气电过程、全球大气电学量的定义、和典型值， （2）领会：全球大气电容模型、全球大气电荷输送，地球表面的电荷平衡，关于考试1、考试的方法 本课程采用闭卷笔试方法，考试时间为150分钟，考试需携带笔、橡皮、计算器；2、考试重点：重点考核晴天大气荷电特性、云的荷电分布和地闪的结构、形成3、考试题型：有名词解

29、释、填空、选择和计算回答问题等型式4、所采用的教材：雷电原理，陈渭民，气象出版社，2004南京信息工程大学 年 月成人学位课程考试雷电学原理课程试卷样卷本试卷共 页； 出卷教师 ； 出卷时间： 年 月 准考证号 考生姓名 专业 一、单项选择题（每小题1分，共10分）在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。1在一定的大气条件下，大气的电导率主要取决于 （ ）A. 大气重离子； B. 大气轻离子； C. 大气离子的半径；D. 大气离子的极性。2单个大气离子的荷电量为 （ ）A二个基本电荷； B. 一个基本电荷； C. 三个基本电荷；D. 多个基本电荷。3通常,

30、 晴天自由大气电场随高度 （ ） A增加； B. 减小； C. 不变； D. 迅速增长。4 向下负地闪是指 （ ）A先导向下，地闪电流方向向下； B. 先导向下，地闪电流方向向上； C. 先导向下，地闪电流方向向下； D. 先导向上，地闪电流方向向上。 5地闪是指 （ ）A. 云与大地相接触的放电现象; B. 不与大地相接触的放电现象; C. 云内电荷间的放电现象 D. 云向空间的放电现象。6地闪初始击穿电场约为 （ ）A104伏/米； B. 104伏/ 厘米； C. 10 3伏/ 厘米； D. 10 3伏/米。7地闪中电场的B变化是指 （ ）A梯级先导时的电场变化；B. 梯式先导之前的电场变化；C. 地闪回击电场变化；D. 地闪间歇阶段的电场变化。 8地闪梯级先导的梯级步长平均为 （ ）A100米； B. 30米； C. 50米； D. 500米。9闪电电磁场由三个分量，在闪电的近处以 （ ）A静电场分量为主；B. 感应场分量为主；C. 辐射场分量为主；D. 感应场分量和辐射场分量两者为主。10一云中水滴受大气正电场作用产生极化，则水滴的上半部荷（ ）A正电荷；B. 负电荷；C. 不确定电荷 D 正电荷和负电荷。二、名词解释 （每小