Algunos usuarios instalaron barras de hierro de 0,5 a 2 metros de largo como pararrayos en antenas exteriores, que no desempeñaban ningún papel en la protección contra rayos. En cambio, el rayo se dirigió a la antena de televisión y se cargó en el televisor, lo que provocó que el avión se estrellara y murieran personas. Un pararrayos es en realidad un pararrayos. Dirige las cargas de rayos en el aire hacia sí mismo. Luego se introduce tierra a través del cableado para proteger otros objetos de la caída de rayos. La introducción del voltaje del rayo en el televisor hará que el televisor resista voltajes altos de cientos de miles a millones de voltios, lo que inevitablemente destruirá el televisor. Si alguien está mirando televisión en ese momento, la audiencia resultará herida y muerta por el rayo. Por lo tanto, se debe retirar el pararrayos instalado en la antena de TV exterior. Cuando utilice una antena interior, podrá ver programas de televisión como de costumbre en los días de lluvia. Sin embargo, cuando se utilizan antenas exteriores, se deben instalar dispositivos de protección contra rayos y conectarlos a tierra de manera confiable en los días de lluvia; de lo contrario, no es adecuado para la visualización. Al mismo tiempo, el enchufe de la antena exterior debe desconectarse del televisor y la antena exterior debe estar conectada a tierra para evitar que la antena pararrayos dañe el televisor y ponga en peligro la seguridad personal.
La historia de los pararrayos
El rayo es el fenómeno natural más común en la Tierra. En promedio, caen más de 100 rayos por segundo sobre la superficie de la Tierra. La temperatura central de un rayo puede alcanzar los 17.000 ~ 25.000 grados Celsius. En 1/10 de segundo, libera de millones a cientos de millones de julios de energía... Un rayo de larga distancia tarda unos 50 círculos antes de caer. tierra, dejando un rastro de energía en el aire. La siguiente pista sinuosa. Cuando cae un rayo, la corriente puede saltar a 10.000 amperios, trayendo 5 culombios de electricidad a la tierra. Las formas de los relámpagos incluyen dendritas, tiras, escamas, cuentas y bolas. Entre ellos, los raros rayos en forma de bola atraen el mayor interés de los científicos. En el siglo XIX, alguien hizo más de 1.000 registros de observación de rayos. Los hay de varios colores, los más comunes son el rojo, el naranja y el amarillo. La velocidad de movimiento es relativamente lenta y el tiempo actual es de entre 1 y 5 segundos. Después de que la bola de fuego desaparezca, explotará violentamente y será extremadamente destructiva. El 15 de agosto de 1989, el depósito de petróleo de Huangdao en Qingdao, China, fue alcanzado por un rayo esférico y el tanque de almacenamiento de petróleo explotó. Los científicos estadounidenses observaron 6,5438+0,2 millones de fotografías de relámpagos en la Red de Observación de Meteoros de las Praderas de América del Norte y creyeron que los relámpagos en forma de bola se separan del final de los relámpagos ordinarios: una "condensación de plasma y moléculas metaestables excitadas".
La invención del pararrayos tiene una historia de más de 240 años. Gracias a su protección, miles de edificios de gran altura han escapado a la amenaza de los rayos, contribuyendo a la civilización y la prosperidad humanas. Más tarde, el rey Jorge III ordenó a los británicos que utilizaran pararrayos con una parte superior esférica, y los franceses hicieron que la cabeza del pararrayos tuviera forma cónica. Estados Unidos siempre ha insistido en utilizar pararrayos con punta de Fourier. Según el New York Times, el nuevo pararrayos que se utiliza actualmente en Estados Unidos parece un plumero, con 2.000 finos alambres que se extienden desde la parte superior. Los cables tienen forma radial, lo que puede dispersar la carga estática acumulada alrededor del edificio y tienen fuertes capacidades de protección contra rayos. El pararrayos semiconductor inventado por el profesor Xie Guangrun de mi país es también un nuevo tipo de dispositivo de protección contra rayos.
Nuestros ancestros inteligentes inventaron los dispositivos de protección contra rayos mucho antes que Occidente y los pusieron en práctica. Según el "Libro de la dinastía Han posterior", el Palacio Weiyang y la Terraza Bailiang, un palacio importante en ese momento, fueron alcanzados por un rayo y pronto se incendiaron. Un alquimista llamado "Yongzhi" sugirió al emperador Wu de la dinastía Han que se instalara un "tiburón" en el techo del palacio para evitar desastres. Durante los siguientes dos mil años, este tipo de decoración de tejas metálicas se instaló principalmente en los techos de los antiguos edificios chinos, incluidos dragones, peces voladores, gallos, etc. Aunque no hay cables para la conexión a tierra, los aleros y las paredes que están mojados por las fuertes lluvias desempeñan naturalmente el papel de conexión a tierra. Debido a que estas losas son más altas que el edificio, incluso un rayo violento generalmente solo destruirá las losas y preservará el cuerpo principal del edificio.
Alrededor del período de los Tres Reinos, los artesanos se habían dado cuenta de la importancia de la conexión a tierra. Cuando construyeron una torre antigua que era mucho más alta que los edificios ordinarios, instalaron una "cuerda de calabaza" hecha de acero en la parte superior, naturalmente con el propósito de protegerla contra los rayos. Y está conectado a la columna central de la torre recubierta con polvo metálico, que es fácil de conducir la electricidad. En el extremo inferior de la columna se encuentra un agujero de dragón para almacenar metal, formando un dispositivo de protección contra rayos muy completo. Por ejemplo, la Pagoda del Templo Baosheng en el condado de Gaochun, provincia de Jiangsu, fue construida en el año 229 d.C. durante el período de los Tres Reinos. Tiene 31,5 metros de altura, mucho más que los edificios circundantes. Porque el palacio de hierro de 4 metros de altura está instalado en lo alto de la torre y consta de un cuenco cubierto, una rueda de fase y una calabaza del tesoro. Ha experimentado miles de años de viento y lluvia y nunca ha sido alcanzado por un rayo. . Durante la dinastía Ming, también aparecieron dispositivos completos de protección contra rayos que consistían en postes metálicos y cables de conexión a tierra.
En 1688, el misionero occidental Maccarian llegó a China y escribió en "Notas sobre China": "En los tejados de algunos edificios en China hay una especie de decoración llamada dragón, con la cabeza inclinada hacia el cielo y la boca abierta. Las lenguas de estos monstruos son Un núcleo metálico afilado, cuyo otro extremo está conectado a un metal enterrado en el suelo, permite que los rayos lleguen al suelo sin dañar el edificio." Según este registro occidental, fueron más de 70 años. ¡antes que Franklin!
Características estructurales de los pararrayos
Dispositivos convencionales de protección contra rayos y su desarrollo
En 1750, Franklin propuso un pararrayos, que libera carga eléctrica a través de su punta. de la aguja y la neutraliza lentamente y las cargas eléctricas en las nubes de tormenta. La práctica posterior demostró que no puede "aligerarse", sino que dirige el rayo hacia sí mismo para proteger el equipo circundante. Más tarde, después de que el ruso Lomonosov repitiera el famoso experimento de la cometa de Franklin (su amigo Lichtman lo utilizó para hacer el experimento y murió por la caída directa de un rayo), también publicó un artículo en 1753 (sobre el tema de la electricidad inducida). en una conferencia sobre fenómenos atmosféricos). Un hecho importante y poco conocido es que poco después de que Franklin publicara su teoría del pararrayos, un ingeniero francés construyó un pararrayos basándose en su teoría y pronto se produjeron rayos. Esta es la primera vez que los humanos han intentado activamente cambiar la forma en que caen los rayos, y también es una prueba de que los rayos directos pueden proteger a las personas. El ingeniero francés, que era un científico honrado, informó inmediatamente del éxito del pararrayos de Franklin.
La aplicación práctica de los pararrayos debe solucionar el problema de su rango de protección. Esto se ha cuantificado gradualmente en laboratorios y aplicaciones prácticas a lo largo de los años, y su precisión básicamente ha satisfecho las necesidades del diseño de ingeniería. Es el desarrollo de sistemas de transmisión y energía de alto voltaje en varios países lo que promueve el progreso de este trabajo de investigación científica.
En 1925-1926, Peek utilizó por primera vez un generador de voltaje de impulso para provocar una descarga de "rayo artificial" modelo de pararrayos en el laboratorio. Se estudió la relación entre el rango de protección-coeficiente de protección y la relación entre la altura de la nube y la altura de la aguja (H/h), así como la influencia de la polaridad de la nube en el coeficiente de protección. De 1930 a 1934, varios países comenzaron a utilizar ampliamente pararrayos para proteger centrales y subestaciones de energía. En ese momento, la red eléctrica de 230 KV había existido durante muchos años y la red eléctrica de voltaje ultra alto de 287 KV estaba en construcción. Por ejemplo, la American Gas and Electric Company (AGE) comenzó a utilizar pararrayos y pararrayos para proteger las subestaciones en 1934. El rango de protección de la línea de protección contra rayos se determina de la siguiente manera: cuando la resistencia estructural es suficiente, la altura de suspensión de la línea de protección contra rayos debe aumentarse en 0,3 m por cada 0,45 m de distancia horizontal de protección cuando la resistencia estructural es limitada; la altura de suspensión de la línea de protección contra rayos debe aumentarse en 0,3 m por cada 0,6 m de distancia horizontal de protección. Esto corresponde a ángulos de protección de 56° y 64° respectivamente. Esto está cerca de los estándares de protección contra rayos de Japón a finales de los años 1960 y 1960. A principios de los años 1960 (1963 Davis) y principios de los años 1970, Estados Unidos, Gran Bretaña y otros países propusieron la teoría del alcance de impacto, que considera la magnitud de la corriente del rayo para seleccionar el alcance de protección. Los trabajadores de alto voltaje de mi país (guiados por el profesor Zhu Mumei y el camarada Wang Xiaoyu) también propusieron métodos similares al estudiar la protección contra rayos para líneas de transmisión entre 1962 y 1964. En cuanto a la protección de centrales y subestaciones eléctricas, en la década de 1950 nuestro país solo utilizaba pararrayos, temiendo que la rotura del pararrayos afectara a toda la central y subestación. No fue hasta mediados de la década de 1970 que quedó claro que los pararrayos podían usarse para proteger centrales eléctricas y subestaciones.
Franklin, el inventor del pararrayos
En 1749 la Academia de Ciencias de Burdeos ofreció una recompensa por la respuesta a la pregunta: "¿Cuáles son las similitudes entre la electricidad y el trueno?" Un hombre llamado Barbaret El médico declaró en su tratado que la electricidad y el trueno eran lo mismo. Su artículo ganó el premio.
En Filadelfia, Estados Unidos, vivía un científico llamado Franklin. Un día realizó un experimento sensacional.
Hizo una gran cometa de seda y ató un fino alambre de hierro en la parte superior de la cometa. El alambre de hierro estaba conectado a la línea para volar la cometa, y una cinta estaba atada al otro. final de la línea Entre la cinta y la línea Se colgó una llave. Franklin voló una cometa mientras afuera llovía y tronaba. De repente, un rayo cayó sobre la cometa y la electricidad pasó a través de los cables hasta la llave. En ese momento, Franklin tuvo una idea: dado que la electricidad bajaba lentamente a lo largo de la cuerda de la cometa, ¿podrías construir una escalera para la electricidad en el edificio alto y dejar que bajara obedientemente? De esta manera, el edificio no se verá dañado por edificios altos.
Primero, realizó un experimento en su casa: instaló una delgada varilla de hierro de tres metros de largo con una punta afilada en la chimenea del techo y ató una varilla de metal al extremo inferior de la varilla de hierro delgada, guiando el alambre de metal por las escaleras hasta la bomba de agua en la base del edificio. Divide el cable que atraviesa la habitación en dos secciones y cuelga una pequeña campana en cada sección.
Cuando un rayo entra desde la delgada barra de hierro y los dos cables se tensan, el pequeño reloj se sacudirá y emitirá un sonido.
Un día, vino una tormenta. Junto con el sonido de los truenos y la lluvia, Franklin, que estaba esperando junto a la campanita, escuchó que la campanita emitía un sonido claro y dulce. Él sonrió felizmente. Franklin llamó a la delgada barra de hierro pararrayos.
La invención del pararrayos despertó la oposición de la iglesia. Creían que apuntar al cielo con el poste puntiagudo del techo era una falta de respeto a Dios y debía ser castigado por Dios. Sin embargo, una vez, después de una tormenta, la iglesia se incendió, pero una casa con un pararrayos estaba a salvo, por lo que la gente aceptó rápidamente el pararrayos. Hoy en día, los edificios de gran altura están equipados con pararrayos.
En el segundo año del experimento de la cometa, Franklin inventó el pararrayos. La solución consiste en erigir un poste metálico de 2 a 3 metros de altura en el tejado del edificio y conectarlo al suelo con un cable metálico. Cuando los rayos fluyen dócilmente bajo tierra a lo largo de cables metálicos durante las tormentas, los edificios quedan protegidos de los rayos.
Para promover el uso de pararrayos, Franklin escribió un artículo titulado "Cómo proteger su casa de los rayos". Inmediatamente después de la publicación del artículo, ciudades de Estados Unidos comenzaron a instalar pararrayos. Pero los sacerdotes se opusieron a esto, quienes decían que el rayo era la ira de Dios. El pararrayos también enfrentó una fuerte oposición en Francia. Los habitantes de Saint-Omer demandaron a los lugareños que instalaron los dispositivos de protección contra rayos, por temor a ser castigados por tal sacrilegio.
El pararrayos fue el primer logro tecnológico con un valor de aplicación significativo en las primeras investigaciones eléctricas. No sólo protege a la humanidad de los estragos del "trueno", sino que también aísla a los truenos y relámpagos de Dios.