一、電磁干擾無處不在

　　1、一個(gè)讓人膽戰(zhàn)心驚的星球

　　電磁干擾對人類危害的，實(shí)際上還是我們居住的地球，其中雷電干擾對人類的生活危害。雷電不但對人類的生存造成很大的威脅，對樹木、森林、房屋、建筑，以及電器設(shè)備都會造成很大的損害和破壞。

　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球每一秒鐘就有100多次閃電，每次閃電產(chǎn)生的能量可供一個(gè)100瓦的燈泡點(diǎn)亮3個(gè)月；在雨季，平均每6分鐘就有一個(gè)人被雷電擊中；每年有成千上萬的人因雷電擊中而喪傷，還有大片的森林因雷電擊中而起火燒毀，雷電還經(jīng)常使高壓電網(wǎng)、以及通信出現(xiàn)故障，使城市供電和通信中斷，引起城市交通失控出現(xiàn)混亂；連英國的白金漢宮也曾遭受過雷電嚴(yán)重破壞，上個(gè)世紀(jì)50年代，白金漢宮就是因一塊窗簾布被雷電擊中而起火燃燒；上海電視臺平均每年要遭受33次大的雷擊，每次雷擊都會使電子設(shè)備遭受不同程度的損壞；1992年6月22日，北京國家氣象中心多臺計(jì)算機(jī)接口因感應(yīng)雷擊被毀，損失二仟多萬元；1992年8月23日，贛州市60%的有線電視和50%閉路電視遭受過雷擊，其中91臺電視機(jī)因感應(yīng)雷擊而毀于一旦；2006年6月9日，南韓一架大型客機(jī)在空中遭受雷擊，頭部解體脫落，幸好沒有人員傷亡。

　　很多人都不清楚，地球也是一個(gè)帶電體。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試，在地球表面存在一個(gè)垂直向下的穩(wěn)定電場，電場強(qiáng)度E約為100伏/米，場強(qiáng)的大小隨高度的增加而減弱。另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試，在地面附近大氣的電導(dǎo)率σ0約為3×10-14西蒙/米，且隨高度的增加而增加。由此可知地球表面的電流密度j的方向指向地心，大小為：

　　這里說的帶電，嚴(yán)格來說是帶電體相對于無限遠(yuǎn)處的電位差，或物體的電位中性而言。人們在進(jìn)行理論分析的時(shí)候，都是把無限遠(yuǎn)處定義為零電位，但在實(shí)際應(yīng)用中，人們已習(xí)慣于把地球當(dāng)成零電位，這對于一般的實(shí)際應(yīng)用，并不會造成很大的影響，但這種假設(shè)有時(shí)也會阻礙我們的視野。

　　任何帶電物體都可以看成是一個(gè)電容，電容量C = Q/U，Q為帶電物體的電荷量，U為帶電物體的電位，即指帶電物體到無限遠(yuǎn)處的電位差。因此，地球也可以看成是一個(gè)大容量的電容，其電容量正好為1法拉。

　　這里說的電容與電容器是有區(qū)別的，電容器一般都由兩塊中間以介質(zhì)絕緣的極板組成，當(dāng)電容器被充電的時(shí)候，兩塊極板帶的電荷量相等，但符號相反，在電容器兩極板所帶的電荷不改變的條件下，兩塊極板之間的電壓，可因電容器兩極板之間的距離改變而改變，其電容量的大小也會跟著兩極板之間的距離改變而改變，這是因?yàn)閮蓸O板之間電場互相作用的緣故。

　　而這里所指的電容，其電容量是不會因帶電物體的位置改變而改變的。因此，這里說的電容是相對于一個(gè)孤立帶電物體而言，不受其它電場所影響，而電容器則是相對于兩個(gè)或兩個(gè)以上帶電物體而言，電容大小要受兩個(gè)或兩個(gè)以上極板產(chǎn)生的電場互相影響。另外，電容充放電是不需要回路的，兩個(gè)帶電體互相接觸，誰的電位高，誰就要放電，誰的電位低，誰就會被充電，而電容器充放電必須要有一個(gè)閉合回路。

　　實(shí)際上，地球不但是個(gè)電容（相對于無限遠(yuǎn)處），并且地球還相當(dāng)于電容器的一個(gè)電極，電容器的另一個(gè)電極是電離層，而大氣層就是電介質(zhì)，如圖1所示。

　　地球帶電的原因，一個(gè)是由于地球作為一個(gè)冷星球長年都在接收大量帶電宇宙射線微粒子的輻射，另一個(gè)是外層空間紫外線對空氣照射產(chǎn)生電離層，并對地球表面產(chǎn)生感應(yīng)，以及熱氣流互相摩擦帶電而產(chǎn)生感應(yīng)等等。

　　根據(jù)基爾霍夫定理：流過任何導(dǎo)體電流的代數(shù)和都等于零，即：

　　根據(jù)（5）式結(jié)果，地球不但有電流流入，而且也應(yīng)該有電流流出，那么流出地球的電流到哪里去了呢？

　　前面已經(jīng)指出，地球平均每一秒鐘有 100 多次閃電，而閃電也是一個(gè)放電過程，由此可知，原來每秒中流進(jìn)地球 1.4×103 安培的電流就是用來打雷放電的。如果地球不經(jīng)常打雷放電，試想，地球電位正好是每秒要增加 1.4×103 伏特，一小時(shí)后地球電位就可以增加到 500 多萬伏，一天之后地球電位又會增加到 12000 多萬伏，這是一個(gè)多么巨大的數(shù)字，在此電場強(qiáng)度之下，任何東西都可能會被擊穿。所以，地球時(shí)時(shí)刻刻都在放電才應(yīng)該是正常的。

　　防止雷電的有效方法就是靜電屏蔽，例如，高壓電網(wǎng)為了避免雷擊，除了電線塔的高度要求比高壓電網(wǎng)線的高度高之外，在高壓電網(wǎng)線的上面還要設(shè)置一根屏蔽線，這根屏蔽線通過電線塔與大地連接。當(dāng)遇到打雷時(shí)，屏蔽線首先與雷電接觸，把產(chǎn)生雷電物體（云）的電荷通過屏蔽線，再經(jīng)電線塔傳入大地而被釋放掉。避雷針也是這個(gè)道理，在物體的高處安裝針狀導(dǎo)體，并把它連接到大地，把空中帶電物體（云）的電荷通過避雷針放電引入大地，以降低帶電物體（云）對其它物體或人體感應(yīng)產(chǎn)生放電的機(jī)會。還有，在高速公路兩旁安裝電線竿也是一種保護(hù)人類免遭雷擊的有效方法。

　　除了屏蔽可以防止雷擊以外，很多貴重電器設(shè)備還需要對雷電感應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)?，?dāng)雷電擊中某個(gè)建筑物的機(jī)房，或某個(gè)供電設(shè)備的時(shí)候，瞬間幾十萬安培以上的電流通過這些建筑物或設(shè)備，也會對周圍幾十米范圍內(nèi)的電器設(shè)備產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使周圍的電線或設(shè)備，不管是否與雷擊物體直接接觸或不接觸，都會通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生高壓脈沖，很容易把電器設(shè)備中的電子器件擊穿損壞。因此，對那些與長電纜線連接的設(shè)備，如：電話機(jī)、傳真機(jī)、電視機(jī)等，對它們進(jìn)行過壓保護(hù)還是必要的。目前，避免電器設(shè)備遭受雷擊或雷電感應(yīng)產(chǎn)生高壓脈沖擊穿損壞的有效的方法，還是用放電管和壓敏電阻。