避雷。一般規定。スキーム、説明

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避雷。一般規定。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ご存知のとおり、稲妻のない雷は発生しません。雷は、ガス媒体中で電極間の電圧が上昇したときに発生する最も一般的な独立した火花放電であり、非常に大きな出力を持ちます。したがって、雷雨についてまったく言及せずに電気についての会話は不完全になります。

単一の雷雲は異なる符号の電荷を運ぶことができるため、逆に帯電した雲が互いに近づくと、それらの間で放電、つまり雷が発生します。雲の中には、正と負の両方の電荷を運ぶものもあります。正電荷は通常、より大きな水滴が集中する雲の底に集中します。

このような雲は、静電誘導の結果として、地表および地上物体に電位を誘導します。その結果、雲と地表は、いわば、間に誘電体、つまり空気塊を備えた巨大なコンデンサのXNUMX枚のプレートを形成します。帯電した雲の電場強度が臨界値に達すると、リーダーと呼ばれる弱い発光チャネル (電子の移動) が地面に向かって成長し始めます。リーダーが空域の一部を通過した後、一時停止があり、その間に電荷の蓄積が増加します。この後にのみ、リーダーは地上に向けて前進を再開し、その後再び一時停止します。リーダーが地表に到達するとすぐに、地面や地上にそびえ立つ物体に接触すると、放電が発生します。

さらに、この放電は人間に依存せず、人間によって制御されるものではなく、この自然現象を研究するために実験室条件で作成された人工雷放電ではなく、そこでさえ雷によるあらゆる驚きが期待できます。雲と地面の間の電圧は100億V、雷放電の瞬間の電流の強さは000Aに達し、作用時間は000-500秒です-これらのデータは実験的に決定されます。

雷に関して最高機密は何もありません。しかし、この現象を研究する過程で得られた知識は、人命に対する落雷の危険を軽減するものではありませんでしたが、雷から身を守る方法を人々に教えるのに役立ちました。落雷から建物を守る最初の装置である避雷針は、XNUMX 世紀半ばにサンクトペテルブルク大学のゲオルクリッチマン教授によって設計されました。この装置のテスト中に設計者自身が亡くなりましたが、避雷針の設計で彼が定めた原則は忘れられなかっただけでなく、長年にわたって人々に役立ち、毎年XNUMX人以上を死から救いました。独創的なものはすべて単純です。科学者は雷を接地し、金属棒に沿って地面への最短かつ最も簡単な経路を示しました。

雷の大部分 (約 95%) はマイナスの極性を持っています。雷雨の間、地表に強い電場が発生し、その強度は特に尖った物体の端で高くなります。雷雨の間、そのような尖塔には目に見える輝きが現れます。

正極性の雷放電はまれです。最大200Aという非常に高い電流強度が特徴です。線状雷の経路長は数キロメートルに達することがあります。

線状の稲妻に加えて、自然界では球状の稲妻が発生します。これは、直径 10 ～ 30 cm の火の玉で、風の方向にゆっくりと (速度約 2 m/s) 空中を移動します。稲妻の動きには、ヒューヒューという音やシューという音が伴います。ボールライトニングは数秒から 4 分間続くことがあります。通常、ボールライトニングは静かに消えますが、場合によっては爆発が発生することがあります。球雷は、開いている窓、通気口、ドア、ストーブの煙突、さらには亀裂からも部屋に入ります。人に触れると重度の火傷を負い、場合によっては死に至ることもあります。球雷が爆発すると大量の熱が放出され、火災が発生することがよくあります。

避雷針、線状雷の直撃から建物や構造物を保護するために使用されますが、球状雷には効果がありません。雷雨中に球雷が敷地内に侵入するのを防ぐために、窓、ドア、煙突をしっかりと閉め、換気口には3〜4 cm2のセルを備えた金属メッシュを装備する必要があります。このメッシュは直径 2 ～ 2,5 mm の銅または鋼の丸線でできており、確実に接地されています。雷は、地下水が地表に現れる場所、電気伝導率の異なる岩石の接合部、パイプから出るガスや煙の排気口（空気のイオン化の増加による）、および地下水の場所で最もよく発生します。建物や構造物の地上から最も高い部分。

雷は、電気抵抗率の高い場所、たとえば、金属のパイプラインやケーブルが敷設されている地面や、電流をよく通す土壌（粘土など）が含まれている場所にも落ちます。直撃雷に対する避雷装置は、雷による爆発、火災、破壊の可能性から人々の安全、建物や構造物の安全を確保するために設計された一連の保護装置です。

直撃雷を受けて雷電流を地面に逃がす装置を避雷針といいます。避雷針は、保護対象物の上にそびえる金属製の装置です。これは、避雷針、支持構造、引下げ導体、および接地導体で構成されます。

著者: Korshevr N.G.

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