Громоотвод сообщение по физике
Обновлено: 07.07.2024
Громоотвод изобрел известный американский деятель , ученый и политик Бенджамин Франклин . Именно он изображен сейчас на стодолларовой купюре . А тогда , в 1753-м году , этот человек впервые продемонстрировал саму электрическую природу молнии , проведя известный эксперимент с воздушным змеем . Примерно в те же годы , во Франции , некий Далибар также подтвердил эту теорию , проведя эксперимент с металлическим стержнем , который электризовался во время грозы . Еще одним ученым , который пришел к тому же выводу , проведя схожий опыт с воздушным змеем , был Жак же Рома , который , в отличие от Франклина , провел вокруг веревки змея к земле медный провод .
Именно эти эксперименты послужили открытию и быстрой популяризации громоотводов . Изначально их ставили только на церковные шпили , но довольно быстро стали использовать и в обыкновенных жилых домах , различных постройках . В Германии некий Лихтенберг разработал венчик из заостренных прутьев , который крепился в виде конькового ограждения на крышах и имел заземление .
Что первоначальный вариант громоотвода , что более современные его аналоги , устроены примерно одинаково . Во-первых , в нем имеется молниеприемник , то устройство , которое перехватывает разряды молний . Во-вторых , у него есть токоотводы , спуски , детали , которые предназначены для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю . В-третьих , сам заземлитель , который представляет собой металлический проводник , заведенный в почву . Самый первый простейший вариант громоотвода был именно таким — простой металлический штырь , укрепленный на крыше здания , соединенный с токоотводом и заземляющим устройством . И если раньше это делалось из подручных материалов , то сейчас разрабатываются очень современные и функциональные системы из принципиально новых материалов .
На сегодняшний день , новейшие разработки систем грозозащиты позволяют надежно защитить промышленные и жилые помещения от разрушительного воздействия молний .
Адрес объекта: Москова, ул. 1-я Рейсовая, д. 12, Терминал "А"
Вид работ: техническое обслуживание и диагностика комплексной системы молниезащиты с восстановлением элементов и соединений, замеры сопротивлений заземления
Исполнение: Молниезащита внешнего участка кровли выполнена в виде молниеприемной сетки, к которой присоединяются металлические поручни ограждения кровли. Для крепления проводника на профилях кровельных листов Kalzip применяются специальные держатели фирмы OBO Bettermann. Все выступающие элементы (световые фонари, вентиляционные установки, киоски выходов кабелей и др.) замыкаются на общий молниезащитный контур.
Статьи
Устройства для правки проводника и полосы
Зачастую при электромонтаже приходится сталкиваться с ситуацией, когда возникают трудности с выпрямлением проводника из бухты.
Стержни заземления
Стержень заземления (другие названия – заземляющий электрод, глубинный заземлитель) – самый.
Молниеотводы - принцип действия, устройство и виды
Вы знали, что в тропических лесах можно наблюдать молниеотводы, созданные самой природой? Это лианы. Обвивая дерево и вплетаясь в его крону, лиана образует путь для отвода электрического тока молнии в землю: в случае удара молнии, сама лиана полностью сгорает, зато спасает дерево, на которое опиралась. Таким образом, живая природа давно использует принцип молниезащиты с помощью молниеотводов.
В нашем сегодняшнем понимании молниеотвод — это искусственное устройство, устанавливаемое на зданиях и сооружениях и служащее для защиты объекта от попадания в него молнии. А между тем, Храмы Древнего Египта были оснащены высокими мачтами обитыми медью. Храм царя Соломона также имеет подобные защитные сооружения. Получается, что люди с древних времен понимали, как важно защищать здания от молний.
Изобретение молниеотвода
В эпоху Просвещения Французский физик Жак Ром, приблизительно в одно время с американским изобретателем Бенджамином Франклином, запускал проволочного воздушного змея во время грозы. Это было в начале 50-х годов XVIII столетия. Электрическая природа молнии тогда полностью подтвердилась.
В Российской империи молниеотводы, независимо от Франклина и Рома, были изобретены в 1753 году Михаилом Васильевичем Ломоносовым и Георгом Вильгельмом Рихманом.
О правильном способе установки молниеотводов для защиты очень подробно писал Франклин. Он предлагал использовать тонкий как гвоздь длинный железный стрежень, вкопанный во влажную землю на метр глубины, и приблизительно на 2 метра возвышающийся над наивысшей точкой здания.
Для высоких зданий Франклин предлагал прибегнуть к установке двух таких стержней (по одному с каждой стороны дома), соединенных под коньками крыши проволокой.
Принцип действия описывался так: острие будет притягивать к себе молнию и отводить ток в землю, так что молния уже не сможет никому причинить вреда. Подобным образом Франклин предлагал защищать и морские суда, где провод с острием должен был быть закреплен на верхушке мачты и спускаться в воду по обшивке.
Устройство современного молниеотвода
На сегодняшний день мы хорошо понимаем природу разряда молнии и принципы защиты от нее. Грозовое облако накапливает и несет на себе объемный электрический заряд. В это же время на поверхности Земли индуцируется большой поверхностный заряд противоположного знака, соответственно у поверхности Земли значительно возрастает напряженность электрического поля.
Наибольшие величины напряженности электрического поля имеют острия заземленных проводников, по этой причине на верхушках молниеотводов зажигаются коронные разряды, и воздух вблизи них значительно ионизируется.
Вследствие ионизации напряженность электрического поля на острие уменьшается, в связи с чем вероятность удара молнии в данное место снижается. Если разряд все же происходит, то заряд вырывается из молниеотвода и ток уходит таким образом через него - в землю, не причиняя ущерба объекту.
Конструкция молниеотвода включает в себя три части.
Молниеприемник располагается в верхней точке защитной конструкции и служит для приема разряда в момент соединения с каналом молнии. Молниеприемник — не обязательно штырь, это может быть натянутый над объектом трос или сетка.
Токоотвод представляет собой провод большого сечения, который соединяет молниеприемник с заземлителем, с тем чтобы отвести заряд в землю. Третья часть — заземлитель. Заземлитель — это проводник (обычно разветвленный), заглубленный в грунт и непосредственно контактирующий с землей.
Три элемента молниеотвода крепятся на несущей конструкции, которая может располагаться либо на защищаемом объекте, либо возле него. Кроме того молниеотвод может быть встроен в декоративные элементы объекта.
Высота от поверхности земли до молниеприемника делается по возможности большей, однако минимальная высота должна составлять не менее чем 58% защищаемого от молнии радиуса.
Радиус действия молниеотвода можно в принципе повысить, разместив на молниеприемнике источник гамма-излучения, способствующий ионизации при более низкой напряженности наведенного электрического поля на острие. Такиим образом работают устройства активной молниезащиты.
Виды и конструктивные особенности молниеотводов
В качестве стержневых молниеприемников применяют медные штыри диаметром около 15 миллиметров. Радиус защиты таких решений меньше чем у тросовых, однако неброский внешний вид порой бывает важнее.
Тросовые молниеприемники защищают большую площадь чем стержневые. Они применяются, например, для защиты линий электропередач. Проводящий трос соединяется с токоотводом при помощи болтов.
Сетчатый молниеприемник представляет собой металлическую сетку, которая может быть установлена прямо на крыше дома, либо натянута над защищаемым сооружением.
Токоотвод, соединяющий молниеприемник с заземлителем обычно представляет собой толстый медный (или алюминиевый) провод, прикрепленный с одной стороны к молниеприемнику, с другой стороны — к заземлителю, при помощи муфт.
Для крепления токоотвода к несущей конструкции применяют элементы из диэлектрических материалов, а для защиты от внешних воздействий данный проводник помещают в кабель-канал.
Касаемо заземления для молниеотвода важно отметить, что оно всегда представляет собой отдельный контур, который ни при каких условиях НЕ может быть использован для заземления через него же электрической сети. Если так сделать, то от попадания молнии в молниеотвод могут пострадать питаемые от сети потребители.
Минимальная глубина установки заземлителя обычно принимается равной 50 см. В качестве основных элементов здесь используют три металлических стержня длиной от 3 метров и сечением не менее 25 кв.мм. Стержни скрепляются друг с другом болтами с применением шин либо свариваются в форме расположенного параллельно поверхности земли правильного треугольника.
Смотрите также по этой теме:
Электронная книга "В двух словах о молниезащите (проектирование, подключение, заземление и испытания) - IEC 62305, nVent / ERICO", 92 стр. - скачать файл в PDF (на английском языке).
Молниеотвод (в быту он чаще называется громоотводом) - это устройство для защиты сооружений от ударов молнии.
Простейший громоотвод состоит из металлического наконечника, заземляющего проводника и надежного заземления.
Общее сопротивление устройства не должно превышать 10—20 Ом. Чем молниеотвод выше, тем лучше. Вокруг него образуются защитная зона, имеющая форму конуса с углом при вершине приблизительно 45 градусов.
Радиус основания конуса приблизительно равен высоте молниеотвода.
Вероятность прямого попадания молнии внутрь защитной зоны ничтожно мала.
Правильно установленный громоотвод перехватывает более 99 % молний.
Защитой от молнии небольших жилых домов с металлическими крышами является надёжное заземление крыши. Здания с центральным отоплением, водопроводом и подземной электропроводкой в специальных громоотводах не нуждаются.
Основное назначение молниеотводов разных видов – это не принимать удар молнии на себя, а предотвращать его появление. Это достигается тем, что на острие молниеотвода скапливается заряд, который уходит затем в воздух. Электрическое поле в результате этого ослабевает, поэтому уменьшается вероятность удара молнии.
Созданием молниеотводов ученые занимались с 18 века.
В разных странах проводились эксперименты с атмосферным электричеством и практически решался вопрос защиты от молний.
В 1754 году чешский священник Прокопий Дивиш, проживавший в Моравии , установил на своем доме заземленный железный шест. Местные крестьян разрушили громоотвод, полагая, что именно он виновник неурожая того года.
Но считается, что молниеотвод изобрел Бенджамен Франклин из США.
Семь лет своей жизни посвятил Франклин доказательствам электрической природы молнии.
И только после этого Франклин смог осуществить главное изобретение своей жизни – громоотвод.
Опыты Бенджамена Франклина с громоотводом состоялись в 1760 году.
Громоотвод, по словам Франклина, «. либо предотвращает удар молнии из облака, либо уже при ударе отводит его в землю без ущерба для здания.
"Он отнял молнию у небес... " - такова надпись, вырезанная на бюсте Б. Франклина работы скульптора А. Гудона.
Молниеотводы начали устанавливать на церковных шпилях и других зданиях.
Европа и Америка разделились на два лагеря – ярых приверженцев громоотвода и столь же ярых противников его.
Не обходилось и без курьезов, так было предложено изобретение молниеотводящего зонтика.
В Париже в те годы даже женские шляпы изготовлялись с громоотводами.
В Филадельфии в 1782 году было установлено 400 громоотводов. Крыши всех общественных зданий, за исключением гостиницы французского посольства (Франция громоотвод официально не признавала), были увенчаны металлическими штырями. Во время сильной грозы 27 марта 1782 года именно в дом-исключение ударила молния. Гостиница была частично разрушена, а живший в ней французский офицер убит. После этого случая, имевшего широкий общественный резонанс, громоотводы были установлены уже на всех филадельфийских зданиях.
СПАСАЙСЯ ПО ПРАВИЛАМ
Если молния ударяет в человека, то в большинстве случаев этот удар смертелен.
Пострадавшему от молнии, находящемуся в бессознательном состоянии, до прибытии врача необходимо сделать искусственное дыхание.
Чтобы обезопасить себя от попадания молнии, следует:
1. Не находиться на улице во время грозы, а если же это произошло, то следует отключить все предметы, излучающие электромагнитные волны и находящиеся при себе.
2. Не следует во время грозы находиться близко к деревьям и высоким объектам, так как чаще всего молния бьет именно в такие объекты.
Проведем опыт. Прикоснемся наэлектризованной палочкой к гибкой металлической сетке с бумажными лепестками (сетке Кольбе). Если сетка образует плоскую поверхность, то заряд распределится по ее поверхности равномерно, и мы увидим, что все лепестки отклонятся на одинаковый угол (рис 18, а). Иначе распределится заряд, если сетку изогнуть. Мы увидим, что на вогнутых участках сетки лепестки опадут, а на выпуклых, наоборот, отклонятся сильнее (рис 18, б).
Этот и другие опыты показывают, что электрические заряды распределяются по поверхности проводника так, что электрическое поле оказывается сильнее на выступах проводника и слабее на его впадинах.
Особенно сильно электрическое поле вблизи металлического острия. На этом свойстве проводников основано действие громоотвода.
Громоотвод был изобретен в середине XVIII в Б. Франклином. Более правильное его название — молниеотвод, так как он предназначен для защиты зданий и других сооружений от ударов молнии, а не раскатов грома.
Подсчитано, что в атмосфере Земли каждую секунду происходит около 100 молний. Еще в древности было замечено, что ударяют они преимущественно в наиболее высокие объекты — столбы, вышки, деревья, а на равнинных местах могут поразить людей и животных. Поэтому никогда не следует укрываться от молнии под деревьями, а, оказавшись во время грозы на открытой местности, лучше всего лечь на землю или, по крайней мере, встать на колени и как можно ниже опустить голову.
На самом деле молния имеет электрическую природу и может быть объяснена на основе законов физики. Возникает она тогда, когда заряженные дождевые облака (тучи) создают настолько сильное электрическое поле, что разгоняемые этим полем свободные электроны (всегда имеющиеся в небольшом количестве в воздухе) ионизируют встречные молекулы, выбивая из них новые электроны. Освободившиеся электроны также разгоняются и ионизируют следующие молекулы и т. д. Возникает лавина заряженных частиц, образующая быстро удлиняющуюся светящуюся искру. При приближении этой искры к земле она прокладывает себе путь к области наиболее сильного электрического поля, наблюдаемой вблизи высоких и заостренных сооружений. Этот искровой разряд и образует молнию.
Если над наивысшей точкой защищаемого сооружения закрепить молниеотвод, состоящий из тонкого, заостренного на конце металлического стержня, соединенного проволокой с металлическим листом, закопанным в землю (рис. 19), то большая часть электрического заряда, переносимого молнией, уйдет в землю и сооружение будет спасено. Впрочем, в большинстве случаев при наличии молниеотвода непосредственного удара молнии не происходит. Туча над громоотводом успевает разрядиться до того, как создаваемое ею электрическое поле окажется способным породить светящийся грозовой разряд.
Изобретение Франклином громоотвода не сразу было оценено по достоинству. Любопытный случай произошел в конце XVIII в. во французском городе Сент-Оморе. Когда один из его жителей установил на крыше своего дома громоотвод, испуганные соседи подали на него жалобу в суд. Четыре года длился судебный процесс над владельцем громоотвода. Интересно, что его защитником на суде выступал М. Робеспьер, а одним из экспертов со стороны истца был Ж- Марат (оба они впоследствии прославились как видные деятели французской революции). На суде Марат (в то время более известный как ученый, а не политик) выступал против установки громоотвода, считая его опасным для людей. Однако после продолжительных разбирательств Робеспьер выиграл процесс, и громоотвод получил право на существование.
Читайте также: