چرا شخصی که در اتومبیل است از خطر آذرخش در امان است

پاسخ تمام فعالیت های درس الکتریسیته ساکن فصل اول فیزیک یازدهم

پاسخ تمام سوالات فصل اول درس یازدهم فیزیک الکتریسیته ساکن

سوال 1-1 صفحه 3 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

چرا وقتی پلاستیکی را روی ظرف غذا می‌کشید و روی لبه‌های ظرف فشار می‌دهید، روکش پلاستیکی در جای خود باقی می‌ماند؟

پاسخ:

هنگامی که درب پلاستیکی روی ظرف غذا قرار می گیرد و لبه های ظرف فشرده می شود، به دلیل اصطکاک ایجاد شده بین درب و ظرف در لبه های ظرف، بارهای الکتریکی متفاوتی در این دو جسم ایجاد می شود که باعث می شود درب به و ظرف از یکدیگر جدا می شود و درب در جای خود ثابت می ماند.

تمرین 1-1 صفحه 5 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

عدد اتمی وانادیم z=92 است. بار الکتریکی هسته اتم اورانیوم چقدر است؟ بار الکتریکی کل الکترون های اتم اورانیوم (خنثی) چقدر است؟ بار الکتریکی اتم اورانیوم چقدر است (خنثی)؟

پاسخ :

چون عدد اتمی اورانیوم 92 است، اتم اورانیوم دارای 92 پروتون در هسته و 92 الکترون در اطراف هسته است.

بار الکتریکی هسته اورانیوم مثبت است زیرا هسته هر اتم حاوی یک پروتون با بار مثبت و یک نوترون است که یک ذره خنثی است. از آنجایی که هسته اورانیوم 92 پروتون دارد، بار آن برابر است با:

q=+ne q= +92*1.6*10^-19 = 1.472*10^-17 C

از آنجایی که اتم اورانیوم 92 الکترون دارد، بار منفی اتم اورانیوم برابر است با:

q=-ne q’= -92*1.6*10^-19= -1.472*10^-17C

بار الکتریکی اتم اورانیوم برابر است با مجموع بارهای مثبت اتم (بار هسته ای) و بارهای منفی اتم که برابر با صفر است.

نتیجه: بار الکتریکی اتم در حالت عادی صفر است.

فعالیت 1-2 صفحه 8 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

شکل روبرو تصویری از مراحل ایجاد کپی در دستگاه فتوکپی را نشان می دهد. درباره نحوه کار دستگاه های فتوکپی تحقیق کنید.

پاسخ :

به دلیل حجم بالای سوالات برای مشاهده به ادامه مطلب مراجعه نمایید

سوال 1-2 صفحه 8 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

سه ذره باردار مانند شکل مقابل روی یک خط مستقیم قرار دارند و فاصله بین بارهای سمت راست و چپ از وسط برابر است.

پاسخ :

تمرین 1-2 صفحه 9 فصل اول فیزیک فصل یازدهم

سوال:

در مثال 3-1 نیروی خالص وارد بر بار q2 را بیابید.

پاسخ :

سوال 1-3 صفحه 9 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

مطابق شکل روبرو سه ذره باردار در سه گوشه یک مربع قرار دارند.

پاسخ :

تمرین 1-3 صفحه 10 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

در مثال 1- الف) اگر علامت q3 تغییر کند، جهت نیروی رشته بر روی بار q1 چگونه تغییر می کند؟

ب) اگر علامت بار q2 تغییر کند، جهت نیروی بریند روی بار q1 چگونه خواهد بود؟

ج) آیا مقدار نیروی وارد شده بر بار q1 در قسمت های A و B با مقدار به دست آمده در مثال 1-4 متفاوت است؟

پاسخ :

تمرین 1-4 صفحه 14 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

بر اساس مدل بور برای اتم هیدروژن، در حالت پایه، فاصله بین الکترون و پروتون در هسته برابر است با …

الف) اندازه میدان الکتریکی ناشی از پروتون در هسته را در این فاصله تعیین کنید.

ب) در چه فاصله ای از پروتون هسته، دامنه میدان الکتریکی با دامنه میدان الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور ون داگراف در مثال قبلی در فاصله 0.1 متری از مرکز کلاهک آن برابر است؟

پاسخ :

تمرین 1-5 صفحه 16 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

شکل زیر آرایش دو بار الکتریکی هم اندازه و نه یک نام را نشان می دهد که فاصله بین دو بار 0.6 متر است. میدان الکتریکی خالص را در نقاط o و m پیدا کنید؟

پاسخ :

تمرین 1-6 صفحه 17 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

میدان الکتریکی خالص حاصل از آرایش بار مثال 1-8 در نقطه A را تعیین کنید؟

پاسخ :

سوال 1-4 صفحه 19 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

به نظر شما چرا خطوط میدان الکتریکی هرگز از هم عبور نمی کنند؟

پاسخ :

از هر نقطه در فضا فقط یک خط میدان باید بگذرد که میدان الکتریکی برایاند است. اگر طبق شکل دو خط میدان را قطع کنیم، در نقطه تقاطع می توان دو بردار میدان رسم کرد.

بردار میدان الکتریکی در هر نقطه مماس بر خط میدان گذرای آن نقطه است.

در این حالت بردار میدان الکتریکی باید در نقطه تلاقی دو جهت باشد که غیر ممکن است.

بنابراین، خطوط میدان متقاطع نیستند.

سوال 1-5 صفحه 19 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

بار q- را در نقاط A، B و C میدان الکتریکی غیریکنواخت رو به شکل قرار دهید و جهت نیروی الکتریکی وارد بر این بار منفی را تعیین کنید.

پاسخ :

فعالیت 1-4 صفحه 19 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

تولید مثل گلهای خاص به زنبورها بستگی دارد. گرده ها از یک گل به زنبور عسل و از زنبور به گل دیگر توسط میدان الکتریکی منتقل می شوند. مقداری تحقیق کن.

پاسخ :

تمرین 1-7 صفحه 21 فصل اول فیزیک یازدهم

فعالیت 1-5 صفحه 21 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

رسوب‌دهنده الکترواستاتیک دود و گرد و غبار را از گازهای زائدی که از دودکش‌های کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها بلند می‌شوند جدا می‌کند. رسوب دهنده ها انواع مختلفی دارند.

تحقیق کنید که چگونه این رسوب دهنده ها کار می کنند.

پاسخ :

گازهای سمی، آلاینده ها و ذرات خطرناکی که روزانه از دودکش کارخانه ها و نیروگاه ها به محیط اطراف رها می شوند.

آسیب های جبران ناپذیری به محیط زیست و سلامت جانوران وارد شده و این صنایع را با چالش زیست محیطی قابل توجهی مواجه کرده است.

رسوب دهنده های الکترواستاتیک یا الکتروفیلترها از یک توری فلزی و تیغه های فلزی زمین شده تشکیل شده اند.

اگر توری سیمی (توسط جریان الکتریکی) شارژ شود، مش و تیغه ها بارهای متفاوتی خواهند داشت و ذرات گرد و غبار از شکاف بین مش و تیغه عبور کرده و تحت یک میدان الکتریکی قوی شارژ می شوند.

با پر شدن فضای بین مش و تیغه با یون، جرقه های متوالی مشاهده می شود.

در نتیجه این جرقه ها، ذرات باردار (یعنی گرد و غبار و دوده) به سمت تیغه جذب می شوند و در نتیجه هوای عبوری از ESP بدون گرد و غبار خارج می شود.

تمرین 1-8 صفحه 23 فصل اول فیزیک یازدهم

تمرین 1-9 صفحه 25 فصل اول فیزیک یازدهم

تمرین 1-10 صفحه 25 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

اگر ترمینال مثبت یک باتری 12 ولتی را به عنوان مرجع پتانسیل در نظر بگیریم، پتانسیل ترمینال منفی آن چند ولت خواهد بود؟

پاسخ :

چون باتری 12 ولت است، پس VΔ = 12 ولت

و همچنین به دلیل اینکه قطب مثبت باتری به عنوان یک مرجع بالقوه در نظر گرفته می شود، V+ = 0 خواهیم داشت.

ΔV = V+ – V-d ==> 12 = 0-V- ==> V-= -12V

بنابراین پتانسیل ترمینال منفی باتری 12- ولت است.

فعالیت 1-6 صفحه 26 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

عملکرد مغز اساساً بر اساس اعمال و فعالیت های الکتریکی است.

سیگنال های عصبی چیزی جز عبور جریان های الکتریکی نیستند. مغز سیگنال ها را دریافت می کند و اطلاعات به عنوان سیگنال های الکتریکی در طول اعصاب مختلف منتقل می شود. بسیاری از سیگنال های الکتریکی هنگام انجام یک عمل خاص تولید می شوند. این سیگنال ها مشخصه عمل الکتروشیمیایی در سلول های عصبی به نام نورون ها هستند. تحقیق کنید که نورون ها چگونه کار می کنند.

پاسخ :

بافت عصبی از سلول های خاصی به نام نورون تشکیل شده است. نورون ها از نظر اندازه و شکل متفاوت هستند، اما همه آنها دارای سه بخش مجزا هستند، از جمله بدن سلولی، دندریت و آکسون.

بدن سلولی شامل هسته و اندامک ها است و دندریت ها رشته هایی هستند که پیام عصبی را به بدن سلولی می رسانند و آکسون پیام عصبی را از بدن سلولی استخراج می کند.

آنچه ما پیام عصبی می نامیم در واقع جریان الکتریکی است که در داخل نورون وجود دارد.

این جریان در اثر تحریک نورون و ایجاد اختلاف پتانسیل تشکیل می شود.

جریان الکتریکی طول آکسون را طی می کند و به انتهای آکسون می رسد. بین آکسون یک نورون و دندریت نورون بعدی فضایی به نام شکاف سیناپسی وجود دارد.

جریان الکتریکی از طریق مواد شیمیایی و تغییرات یونی به دندریت منتقل می شود.

در ادامه این جریان به هسته سلول می رسد، به این ترتیب پیام از نوری به نور دیگر منتقل می شود. این فرآیند بین نورون های مختلف برای انتقال پیام عصبی به همین صورت ادامه می یابد.

تمرین 1-11 صفحه 27 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

در شکل 1-27

الف) با فرض ثابت بودن بار q+ در ابتدا و انتهای حرکت، آیا کار نیروی عقربه مثبت است یا منفی؟

ب) بار q+ به نقطه ای با پتانسیل بالاتر رفته است یا به نقطه ای با پتانسیل پایین تر؟ توضیح.

پاسخ :

ج: چون نیروی دست و جابجایی بار q در یک راستا هستند، کار انجام شده توسط نیروی دست مثبت است زیرا

W = Fdcosθ، θ = 0 ==› W=Fd>0

این WW یک WW خارجی است.

ب) چون بار مثبت برخلاف جهت میدان الکتریکی حرکت کرده است، بنابراین از پتانسیل الکتریکی کمتر به پتانسیل الکتریکی بالاتر رفته است. همچنین از آنجایی که بار مثبت در انتهای حرکت ثابت است، از رابطه زیر می توان ثابت کرد که پتانسیل الکتریکی در حین حرکت افزایش یافته است.

ΔV= W/q ==› ΔV>0

فعالیت 1-7 صفحه 29 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

الف) در شکل فردی را در داخل قفس توری سیمی می بینید که نوعی قفس فارادی است. در مورد قفس فارادی و کاربردهای آن تحقیق کنید.

پاسخ :

قفس فارادی قفسی است با فضایی محصور که از فلز یا رسانای الکتریکی دیگر ساخته شده است، در سال 1837 فارادی فردی را در داخل این قفس رسانای بزرگ قرار داد و قفس را به حدی شارژ کرد که بارهای الکتریکی به صورت جرقه هایی از گوشه های آن جاری شد. آنها دریافتند

هنگام نمایش این آزمایش معمولاً از ژنراتور وندوگراف در کنار آن استفاده می شود و نشان می دهد که با وجود جرقه های بین قفس و ژنراتور وندوگراف، فرد داخل قفس آسیب نمی بیند، یعنی بار در سطح بیرونی پخش می شود. از قفس رسانا

ب) بررسی کنید که چرا فردی در داخل خودرو یا هواپیما معمولاً از خطر صاعقه در امان است؟

پاسخ :

زیرا کابین خودرو به عنوان قفس فارادی عمل می کند و بار در سطح بیرونی خودرو توزیع می شود و فضای داخلی خودرو آزاد می ماند. بنابراین سرنشینان خودرو از خطر آتش سوزی در امان هستند.

ج) آزمایش های دیگری را با اعضای گروه خود طراحی و اجرا کنید که نشان می دهد شارژ اضافی که به هادی داده می شود روی سطح بیرونی آن قرار می گیرد.

پاسخ :

مطابق شکل یک استوانه فلزی را به ژنراتور وندوگراف متصل می کنیم و به وسیله پایه رسانا دو آونگ در داخل و خارج سیلندر نصب می کنیم.

مشاهده می شود که دو آونگ نصب شده در خارج از سیلندر از یکدیگر دور می شوند اما تغییری در فاصله آونگ های داخل استوانه ایجاد نمی شود. بنابراین، بار الکتریکی داده شده به سیلندر به سطح بیرونی آن می رود، جایی که بار در آن توزیع می شود و بار در سطح داخلی هادی صفر می شود.

تمرین 1-12 صفحه 38 فصل اول فیزیک یازدهم

سوال:

یک نورون را می توان با یک خازن مسطح مدل کرد تا غشای سلولی به عنوان دی الکتریک عمل کند و یون ها را شارژ کند.

پاسخ :

سوالات و مسائل صفحه 39 فیزیک یازدهم

توجه داشته باشید توجه داشته باشید

این مطلب کاملا انحصاری بوده و هرگونه کپی برداری از نظر ما خلاف واقع و ممنوع می باشد.

مدیران انجمن: parse, javad123javad

پاسخ: چرا در هنگام رعد و برق در داخل خودرو ایمن هستیم؟

نقل قول

ارسال شده توسط user8604 »

sadeghol نوشته شده:

ادواردفورلنگ نوشت: تو فیزیک 3 جواب رو ننوشتی!

اگه خیلی قوی باشه بدنه رو هم ذوب میکنه شاید!!
شرایط اولیه هم باید در نظر گرفت.
مثلا ماشینه ساخت ایرانه یا نه!
تو ماشین شاید از صاعقه نجات پیدا کنی. ولی به یک مرگ بد تر ممکنه دچار بشی!

پاسخ: چرا در هنگام رعد و برق در داخل خودرو ایمن هستیم؟

نقل قول

ارسال شده توسط sadeghol »

navidn2 نوشته شده:

sadeghol نوشت: اگر نیروی رعد و برق به زمین منتقل نشود احتمالا فقط ذوب می شویم زیرا قفس های فلزی فارادی برای تخلیه به زمین متصل می شوند.

اگه وصل هم نباشند مشکلی پیش نمیاد

باید انرژی یه جایی تخلیه شه؟

آخرین به‌روزرسانی:
۱۲ آذر ۱۴۰۱

زمان مطالعه:
۶ دقیقه

رعد و برق یکی از شناخته شده ترین و قوی ترین نمایشگرهای الکترواستاتیک طبیعت است. رعد و برق همیشه دغدغه انسان ها بوده است، آنها هرگز دعوت و برنامه ریزی نمی شوند. صاعقه مردم را در نیمه های شب از خواب بیدار می کند، بچه ها را با عجله به اتاق والدینشان می برد، مکالمات و فعالیت های روزانه را قطع می کند و یکی از دلایل رایج لغو بازی ها بدون آزادی مشروط است. در واقع رعد و برق قدرتمندترین نمایشگر الکترواستاتیک طبیعت است. در ادامه این مقاله می خواهیم بدانیم که مکانیسم رعد و برق چیست و چگونه از خطرات آن محافظت کنیم.

فهرست مطالب این نوشته

تجمع بارهای الکتریکی و ساکن در ابرها

مدت هاست که محققان به دنبال علت صاعقه بوده اند. با این حال، جزئیات چگونگی باردار شدن ابرها هنوز به طور کامل درک نشده است، اما چندین نظریه وجود دارد که بسیار منطقی به نظر می رسند و ما در اینجا به آنها اشاره خواهیم کرد.

نیروی محرکه همه رعد و برق ها قطبی شدن و جداسازی بارهای مثبت و منفی در ابر است. آنچه مشاهده شده این است که یک بار مثبت در بالای ابرهای طوفانی و یک بار منفی در پایین وجود دارد.

دو مکانیسم پلاریزاسیون بار وجود دارد: مکانیسم اول شامل جداسازی بارها توسط فرآیندی بسیار شبیه به شارژ شدن اجسام توسط اصطکاک است. ابرها حاوی میلیون ها قطره آب معلق و ذرات یخ هستند که به طور متلاطم می چرخند.با تبخیر آب از زمین، خوشه هایی از قطرات وقتی به ابر می رسند تشکیل می شوند. آب تبخیر شده و رطوبت زمین با قطرات آب در ابرها برخورد می کند. در این برخوردها، الکترون ها از قطرات آب در حال انبساط جدا می شوند و این فرآیند باعث جدا شدن الکترون های منفی از قطره یا خوشه قطرات آب با بار مثبت می شود. .

مکانیسم دوم که باعث قطبی شدن ابرها می شود، شامل فرآیند انجماد است. افزایش رطوبت در ارتفاعات با کاهش دما همراه است. این دمای سردتر باعث یخ زدن گروه قطرات آب می شود.

ذرات یخ زده فشرده تر هستند و مناطق مرکزی خوشه های قطرات را تشکیل می دهند. قسمت یخ زده خوشه با افزایش رطوبت بار منفی دریافت می کند و قطرات بیرونی بار مثبت دریافت می کنند. جریان هوا در داخل ابرها می تواند قسمت های بیرونی خوشه ها را جدا کرده و آنها را به سمت بالای ابر هدایت کند.

قسمت یخ زده قطرات با بار منفی خود به سمت پایین ابرها کشیده می شود و بنابراین ابرها دو قطبی می شوند.

اعتقاد بر این است که این دو مکانیسم دلایل اصلی قطبش ابرها هستند. در نهایت ابری با بارهای مثبت در بالا و بارهای منفی در پایین ایجاد می شود.

تصویر ۷: قطبی شدن ابر توسط دو مکانیزم صورت می‌گیرد.

پلاریزاسیون ابرها نیز تأثیر شدیدی بر سطح زمین دارد. میدان الکتریکی ابر در فضای اطراف خود باعث حرکت الکترون ها در سطح زمین می شود. الکترون های سطح بیرونی زمین توسط قسمت پایینی ابر که بار منفی دارد دفع می شوند. این یک سطح بار در مقابل سطح زمین ایجاد می کند. ساختمان‌ها، درختان و حتی مردم می‌توانند با دفع الکترون‌ها از ته ابر، تجمع بار ساکن را تجربه کنند. با قطبی شدن ابر و بار مثبت القا شده در سطح زمین، همه چیز برای وقوع رعد و برق آماده است.

برای آشنایی بیشتر با مفهوم بار الکتریکی در فیزیک، می توانید آموزش فیزیک 2 دانشگاهی فرادرس را بررسی کنید. لینک این آموزش در زیر آمده است.

رعد و برق چیست؟

با افزایش بار در ابر، میدان الکتریکی اطراف ابر قوی‌تر می‌شود. به طور معمول هوای اطراف ابر عایق خوبی برای جلوگیری از تخلیه الکترون ها به زمین است. با این حال، میدان های الکتریکی قوی اطراف ابر می توانند هوای اطراف را یونیزه کرده و رسانایی آن را بیشتر کنند.

یونیزاسیون شامل حذف سریع الکترون ها از لایه بیرونی مولکول های گاز است. بنابراین، مولکول های هوا به ترکیبی از یون های مثبت و الکترون های آزاد تبدیل می شوند و هوای عایق نقش یک پلاسمای رسانا را ایفا می کند.

توانایی میدان های الکتریکی ابرهای رعد و برق برای تبدیل هوا به رسانا امکان انتقال بار (به شکل رعد و برق) از ابر به زمین (یا حتی به ابرهای دیگر) را فراهم می کند.

برخورد صاعقه به صورت آبشاری آغاز می شود و الکترون های اضافی در انتهای ابر با سرعت 60 مایل در ساعت از طریق هوای رسانا به زمین می رسند. این الکترون ها مسیرهای زیگزاگی را به سمت زمین دنبال می کنند و در نقاط مختلف منشعب می شوند. متغیرهایی که بر جزئیات مسیر واقعی تأثیر می گذارند به خوبی درک نشده اند. اعتقاد بر این است که وجود ناخالصی ها یا ذرات گرد و غبار در نقاط مختلف هوا می تواند مناطقی را بین ابرها و زمین ایجاد کند که رسانایی بیشتری نسبت به مناطق دیگر دارد.

با افزایش جریان در سمت ابر، یک درخشش بنفش مشخص از مولکول های هوای یونیزه شده ممکن است شروع شود. با این حال، فاز اولیه تخلیه اغلب رعد و برق واقعی نیست و فقط مسیر بین ابر و زمین را آماده می کند که در نهایت رعد و برق از آن عبور می کند.

هنگامی که الکترون های مرحله اول به زمین می رسند، دافعه اضافی بین بقیه الکترون های نزولی و سطح زمین ایجاد می شود و در نتیجه مقدار بار مثبت در سطح زمین افزایش می یابد. این بار او شروع به بالا رفتن از میان ساختمان ها، درختان و مردم می کند. این بار مثبت رو به بالا به الکترونهایی نزدیک می شود که به سمت پایین حرکت می کنند.

تصویر ۲: لحظه پدیدار شدن صاعقه در آسمان

هنگامی که تماس بین جریان بار مثبت و الکترون ها برقرار می شود، یک مسیر هدایت کامل بار الکتریکی ایجاد می شود و رعد و برق شروع می شود.

نقطه تماس بین بار زمین و بار ابر با سرعت 60000 مایل در ثانیه به سمت بالا حرکت می کند. در این صورت بیش از یک میلیارد میلیارد الکترون می توانند این مسیر را در کمتر از یک میلی ثانیه طی کنند.

یک انفجار اولیه با چندین انفجار یا نوسانات ثانویه متوالی دنبال می شود. امواج ثانویه آنقدر از یکدیگر کوتاه هستند که ممکن است به صورت یک موج ظاهر شوند.

شار بار بسیار زیاد و سریع در طول مسیر بین ابر و زمین باعث می شود هوای اطراف گرم شود و به سرعت منبسط شود. هوای در حال انبساط یک موج ضربه ای ایجاد می کند و در نهایت رعد و برق را می بینیم.

ولتاژ صاعقه چیست؟

یک صاعقه معمولی ولتاژی در حدود 300 میلیون ولت و جریانی حدود 30000 آمپر دارد. در مقایسه با 120 ولت و 15 آمپر برق خانگی در هنگام برخورد معمولی رعد و برق، انرژی کافی برای تغذیه یک لامپ رشته ای 100 وات برای حدود سه ماه یا یک CFL برای حدود یک سال وجود دارد.

صاعقه گیر و سایر اقدامات حفاظتی

ساختمان های بلند و سایر سازه های مستعد رعد و برق اغلب به میله های صاعقه مجهز هستند. اتصال صاعقه گیر یا صاعقه گیر یک اقدام حفاظتی است که برای محافظت از ساختمان در صورت برخورد صاعقه انجام می شود. مفهوم صاعقه گیر اولین بار توسط «بن فرانکلین» مطرح شد. وی پیشنهاد کرد که صاعقه گیرها از یک میله فلزی نوک تیز تشکیل شده و برای حفاظت در بالای ساختمان نصب شده و به زمین متصل شوند.

وی نشان داد که این میله به دو صورت از ساختمان محافظت می کند: اول اینکه میله از تخلیه بار الکتریکی از ابرهای باردار جلوگیری می کند و دوم اینکه در صورت تخلیه الکتریکی از ابرهای باردار، بار از طریق خاک به سمت خاک هدایت می شود. ساقه. نظریه های فرانکلین در مورد نحوه کار صاعقه گیرها قرن هاست که وجود داشته است.

اولین راه حل میله صاعقه فرانکلین، نظریه پراکندگی صاعقه نامیده می شود. بر اساس این نظریه استفاده از صاعقه گیر در ساختمان، ساختمان را از صاعقه محافظت می کند. این ایده بر این اصل استوار است که قدرت میدان الکتریکی در اطراف یک جسم تیز زیاد است.

میدان های الکتریکی قوی در اطراف یک جسم تیز، هوای اطراف را یونیزه می کند و رسانایی الکتریکی آن را افزایش می دهد. این نظریه بیان می کند که با نزدیک شدن به ابر باردار قطبی شده، یک مسیر رسانا بین ابر باردار ثابت و صاعقه گیر تشکیل می شود. بر اساس این نظریه، بارهای ساکن در این مسیر به تدریج به سمت زمین حرکت می کنند و در نتیجه احتمال تخلیه ناگهانی و انفجاری کاهش می یابد. طرفداران تئوری پراکندگی صاعقه بر این باورند که نقش اصلی صاعقه گیر تخلیه سوپرشارژ در مدت زمان طولانی تر و در نتیجه جلوگیری از تجمع بار بیش از حد است که باعث رعد و برق می شود.

نظریه دوم ارائه شده توسط فرانکلین در مورد عملکرد صاعقه گیر بر اساس نظریه انحراف صاعقه است. تئوری انحراف صاعقه بیان می کند که صاعقه گیر از ساختمان با ایجاد یک مسیر رسانا به زمین محافظت می کند.

صاعقه گیر معمولاً توسط یک کابل مسی ضخیم به میله ای در زمین متصل می شود. تخلیه ناگهانی ابر به سمت صاعقه گیر توسط سیم بکسل کاملاً به زمین کشیده می شود و در نتیجه از آسیب دیدن ساختمان جلوگیری می شود.

امروزه محققان بر این باورند که تئوری پراکندگی صاعقه مدل نادرستی از نحوه عملکرد صاعقه گیرها ارائه می دهد. در واقع، درست است که نوک رسانای صاعقه می تواند هوای اطراف را یونیزه کند و آن را رساناتر کند، اما این اثر فقط در چند متر بالای نوک هادی صاعقه وجود دارد و این چند متر افزایش رسانایی بالای نوک آن وجود دارد. میله نمی تواند یک ابر بزرگ چند کیلومتری ایجاد کند. جریان آن زمان زیادی می برد.

تصویر 3: طرز کار یک میله برق‌گیر

متاسفانه در حال حاضر هیچ روش علمی اثبات شده ای برای جلوگیری از رعد و برق وجود ندارد. همچنین، مطالعات میدانی اخیر نشان داده است که صاعقه گیر لزوماً همانطور که بن فرانکلین پیشنهاد کرده است، نیازی به تیز بودن ندارد.

تحقیقات نشان می‌دهد که میله‌های صاعقه نوک ضخیم احتمال بیشتری دارد که ابر باردار را تخلیه کنند.

منابع:

PhysicsClassroom
Weather

سارا داستان (+)

«سارا داستان»، دکتری فیزیک نظری از دانشگاه گیلان دارد. او به فیزیک بسیار علاقه‌مند است و در زمینه‌ متون فیزیک در مجله فرادرس می‌نویسد.

مطالب مرتبط

برچسب‌ها