Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Всупереч поширеній думці, блискавковідведення не притягують блискавку, а протидіють їй. Цей винахід Бенджаміна Франкліна в 1752 став постійним елементом захисту будівель від небезпечних блискавок. Завдяки основним законам електростатики, він забезпечує нашу безпеку під час грози.

Що таке блискавка?

Блискавка - це природний електростатичний розряд, що виникає в атмосфері, зазвичай під час грози Він може виникати між землею та шаром грозових хмар або виключно в атмосфері між двома шарами хмар. Розряд викликається наявністю великої різниці потенціалів, що досягає значень 10-100 МВ (мегавольт).Сам розряд протікає під струмом до кількох сотень кілоамперів. При ударі виникає заряд близько 5 кулонів і вивільняється до 1 ГДж (гігаджоулей) енергії, внаслідок чого утворюється плазма з температурою близько 50 000 К (кельвінів).

Наведені цифри показують, наскільки блискавка небезпечна. Для людини вони можуть бути смертельними, є однією з причин пожеж, а також становлять небезпеку для будь-якого електроустаткування.

Мал. 1. Розподіл електричних зарядів у хмарі

Причина виникнення блискавки

Явище електростатичної поляризації, тобто. поділ позитивних та негативних зарядів в обсязі хмари, відповідальний за електричні розряди в атмосфері. Як правило, нижній шар хмари накопичує негативний заряд, а його верхній шар залишається позитивно зарядженим. Причиною такого розподілу є численні зіткнення молекул води та кристалів льоду всередині хмари та відмінності у розподілі електричного заряду між молекулами рідкої та замороженої води.Електричне поле, яке створюється хмарою, викликає поляризацію поверхні землі. На його зовнішньому шарі індукується позитивний заряд.

Повітря є ізолятором. Однак у присутності сильного електричного поля навіть у діелектриці може виникнути шлях провідності. Це з явищем іонізації, тобто. відривом електронів від атомів У повітрі накопичуються вільні електрони та позитивні іони, які забезпечують провідність заряду. Перетворення діелектричного повітря на провідну плазму дозволяє великій кількості заряду протікати між хмарою та землею у вигляді блискавки.

блискавки також виникають над землею, між нижнім і верхнім шарами грозових хмар.

Блискавковідвід або система блискавкозахисту

Винахід громовідводу приписують Бенджаміну Франкліну (1706-1790), одному із засновників США, який також був філософом, вченим, винахідником і політиком.

Мал. 2. Ескізи ранніх установок блискавкозахисту (JAH Reimarus, докладні правила блискавковідводу для всіх будівель, 1797).Мал. 3. Декоративні вставки для блискавковідводів (Л. Клазен. Громовідводи в їх конструкції та установці, 1895).Мал. 4. Сучасний блискавкозахист

Молниеотвод виконує подвійну роль/По-перше, це дозволяє знизити різницю потенціалів між хмарою і об'єктом, що захищається, викликаючи явище іонізації повітря і нейтралізуючи заряд у хмарі. Якщо цього недостатньо і розряд все-таки відбувається, блискавковідведення забезпечує безпечне відведення заряду на землю.

Блискавий відвід зазвичай має форму гострого стрижня (див. - рис. 4.), який встановлюється на найвищій точці будівлі. Цей стрижень заземлений, тобто. приєднаний до товстого провідника, який з'єднує його з так званим заземлювачем, тобто. металевий електрод, поміщений у вологий шар землі.

Захист від ударів блискавки

Розподіл електричного заряду на поверхні землі та у хмарі створює електричне поле, спрямоване від позитивно зарядженої землі до негативно зарядженого нижнього шару хмари. Під впливом цього поля в блискавковідведення індукується позитивний заряд, а вільні електрони прямують до землі. На загостреній частині блискавковідводу накопичується електричний заряд із високою поверхневою щільністю. Потім виникає коронний розряд - явище, що виникає через те, що повітря навколо блискавковідведення стає іонізованим.

Примітка. Коронний розряд - це електричний розряд, що у іонізованому газі. Це можливо навіть тоді, коли різниця потенціалів занадто мала для створення пробою або дуги завдяки утворенню плазми навколо зарядженого електрода.

Негативні електрони притягуються до позитивно зарядженого блискавковідводу, а позитивні іони - до хмари.Це, у свою чергу, зменшує кількість негативного заряду у хмарі та знижує різницю потенціалів між хмарою та поверхнею землі, що протидіє утворенню блискавки.

Однак однієї іонізації повітря навколо об'єкта, що захищається, може бути недостатньо. Грозові хмари (кучово-дощові) відносяться до низьких хмар, розташованих на висоті іноді лише кілька сотень метрів. Однак вони можуть простягатися вертикально на кілька кілометрів. При великому накопиченні заряду в нижньому шарі може виникнути електричний розряд. У цьому випадку блискавковідведення забезпечує захист від неконтрольованого потоку великого заряду.

Оскільки блискавковідведення є найвищою точкою будівлі, ймовірність попадання в нього блискавки найбільша. На щастя, провідник блискавки заземлений, тому заряд зможе стекти на землю, не викликаючи небезпеки.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик