Protection contre la foudre. Dispositions générales. Schéma, description

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Protection contre la foudre. Dispositions générales. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Protection contre la foudre

Comme vous le savez, il n'y a pas de tonnerre sans éclair, et la foudre est la décharge électrique à étincelle indépendante la plus courante qui se produit lorsque la tension entre les électrodes dans un milieu gazeux augmente et a une puissance très élevée. Par conséquent, une conversation sur l'électricité en général sans mentionner un orage sera incomplète.

Des nuages orageux simples peuvent transporter des charges de signes différents. Par conséquent, lorsque des nuages de charges opposées s'approchent, une décharge électrique se produit entre eux - la foudre. Certains nuages peuvent transporter à la fois des charges positives et négatives. Les charges positives sont généralement concentrées dans la partie inférieure du nuage, où se concentrent les plus grosses gouttes d'humidité.

De tels nuages, du fait de l'induction électrostatique, induisent des potentiels à la surface de la terre et sur les objets au sol. En conséquence, le nuage et la surface de la terre forment, pour ainsi dire, deux plaques d'un condensateur géant avec un diélectrique - des masses d'air entre elles. Lorsque l'intensité du champ électrique du nuage chargé atteint une valeur critique, un canal faiblement lumineux (le mouvement des électrons) commence à se développer vers la terre, appelé le leader. Après que le leader a traversé une partie de l'espace aérien, il y a une pause, pendant laquelle l'accumulation de charges électriques augmente, et seulement après cela, l'avance du leader vers le sol reprend, puis à nouveau une pause, etc. Dès que le leader atteint la surface de la terre ou des objets s'élevant au-dessus du sol, une décharge électrique se produit .

De plus, la décharge ne dépend pas d'une personne et n'est pas contrôlée par une personne, ce n'est pas une décharge de foudre artificielle créée en laboratoire pour étudier ce phénomène naturel, et même là on peut s'attendre à des surprises de la foudre. La tension entre les nuages et le sol peut être de 100 000 000 V, l'intensité du courant au moment d'une décharge de foudre atteint 500 000 A, le temps d'action est de 10-6 s - ces données sont déterminées expérimentalement.

Il n'y a rien de top secret dans la foudre. Cependant, les connaissances acquises au cours du processus de recherche sur ce phénomène n'ont pas du tout réduit le danger d'une décharge de foudre pour la vie humaine, mais ont aidé à apprendre à une personne à s'en protéger. Le premier dispositif de protection des bâtiments contre la foudre, le paratonnerre, a été conçu au milieu du XVIIIe siècle par Georg Richmann, professeur à l'Université de Saint-Pétersbourg. Lors du test de cet appareil, le concepteur lui-même est décédé, mais les principes qu'il a énoncés dans la conception du paratonnerre ne sont pas seulement oubliés, mais servent également les gens pendant de nombreuses années, sauvant chaque année plus d'un millier de personnes de la mort. Tout ingénieux est simple: le scientifique a mis à la terre la foudre, lui montrant le chemin le plus court et le plus simple vers le sol - le long d'une tige métallique.

La grande majorité des éclairs (environ 95%) ont une polarité négative. Lors d'un orage, un fort champ électrique apparaît près de la surface de la terre, dont l'intensité est particulièrement élevée aux extrémités des objets pointus. Lors d'un orage, une lueur visible apparaît sur ces flèches.

Les décharges de foudre de polarité positive sont rares. Ils se caractérisent par une intensité de courant très élevée - jusqu'à 200 000 A. La longueur du trajet de la foudre linéaire peut atteindre plusieurs kilomètres.

En plus de la foudre linéaire, la foudre en boule se produit dans la nature, qui est une boule de feu d'un diamètre de 10 à 30 cm, se déplaçant lentement dans l'air (à une vitesse d'environ 2 m / s) dans la direction du vent. Le mouvement de la foudre est accompagné d'un sifflement ou d'un sifflement. La foudre en boule peut durer de quelques secondes à 4 minutes. La foudre en boule disparaît généralement silencieusement, mais parfois une explosion peut se produire. La foudre en boule pénètre dans la pièce par les fenêtres ouvertes, les évents, les portes, les cheminées de poêle et même par les fissures. Au contact d'une personne, il provoque de graves brûlures, entraînant souvent la mort. Lorsque la foudre en boule explose, une grande quantité de chaleur est libérée, ce qui provoque souvent des incendies.

Paratonnerres, utilisés pour protéger les bâtiments et les structures des coups directs de foudre linéaire, sont inefficaces contre la foudre en boule. Pour éviter la pénétration de la foudre en boule dans les locaux lors d'un orage, les fenêtres, les portes, les cheminées doivent être bien fermées et les ouvertures de ventilation doivent être équipées d'un treillis métallique avec des cellules de 3-4 cm2. Une telle grille est constituée de fil rond en cuivre ou en acier d'un diamètre de 2 à 2,5 mm et est mise à la terre de manière fiable. La foudre frappe le plus souvent aux endroits où les eaux souterraines remontent à la surface, à la jonction des roches terrestres de conductivité électrique différente, des gaz d'échappement et de la fumée des tuyaux (en raison de l'augmentation de l'ionisation de l'air), ainsi que dans les parties les plus élevées des bâtiments et des structures au-dessus de la terre.

La foudre frappe également dans des endroits à forte résistivité électrique, par exemple dans le sol, où sont posés des pipelines ou des câbles métalliques, où il y a des inclusions de sol qui conduit bien l'électricité (par exemple, de l'argile). La protection contre la foudre contre les coups de foudre directs est un ensemble de dispositifs de protection conçus pour assurer la sécurité des personnes, la sécurité des bâtiments et des structures contre les éventuelles explosions, incendies et destructions qui se produisent lorsqu'ils sont exposés à la foudre.

Un appareil qui perçoit un coup de foudre direct et dévie le courant de foudre vers le sol s'appelle un paratonnerre. Un paratonnerre est un dispositif métallique qui s'élève au-dessus de l'objet protégé. Il se compose d'un paratonnerre, d'une structure portante, d'un conducteur de descente et d'électrodes de terre.

Auteur : Korshevr N.G.

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