Вправа № 5
1. Який вид самостійного газового розряду зображено на фото? Яке природне явище має такий самий вигляд?
На фото зображено коронний газовий розряд. Аналогічним природним явищем є «вогні святого Ельма» — світіння на верхівках щогл кораблів, шпилях веж та вершинах скель перед грозою або під час хуртовини.
2. Самостійний газовий розряд якого виду допомагає запобігти удару блискавки? Як це відбувається?
Запобіганню удару блискавки сприяє коронний розряд. На вістрі блискавковідводу створюється поле високої напруженості, через що електричний заряд не накопичується на будівлі, а постійно стікає в повітря, нейтралізуючи заряд хмари та зменшуючи ймовірність пробою.
3. Який вид самостійного газового розряду описував давньоримський філософ і поет Луцій Анней Сенека (4 р. до н. е. — 65 р.), говорячи, що перед грозою «зорі ніби сходять із неба та сідають на щогли кораблів»?
Луцій Анней Сенека описував явище «вогнів святого Ельма», тобто коронний газовий розряд на щоглах вітрильників.
4. Чому однією з умов виникнення тліючого газового розряду є низький тиск?
За низького тиску середня довжина вільного пробігу електронів значно збільшується. Завдяки цьому електрони встигають розігнатися електричним полем до енергії, достатньої для здійснення ударної йонізації атомів газу, навіть за помірної напруженості поля.
5. Чому під час дугового газового розряду вугільні електроди із часом зменшуються в розмірах, при цьому анод зменшується швидше?
Зменшення розмірів електродів спричинене їх інтенсивним нагріванням і подальшим випаровуванням та згорянням вуглецю. Анод руйнується і зменшується швидше, тому що на нього безперервно падає потужний потік вільних електронів, які прискорюються електричним полем і віддають аноду значну кінетичну енергію, нагріваючи його сильніше за катод.
6. Дізнайтеся, як було доведено, що блискавка має електричну природу; які вчені першими дослідили природу блискавки.
Електричну природу блискавки експериментально довели в середині XVIII століття. Американський фізик Бенджамін Франклін у 1752 році провів знаменитий дослід із повітряним змієм, довівши, що хмари несуть електричний заряд і блискавка є електричною іскрою. Майже одночасно дослідження грозової електрики за допомогою металевих жердин («громових машин») проводили вчені Михайло Ломоносов і Георг Ріхман.
7. Скориставшись додатковими джерелами інформації, наведіть кілька прикладів шкідливої дії блискавки. Які правила поведінки під час грози ви додали б до поданого в параграфі переліку?
Шкідлива дія блискавки:
- виникнення лісових і торф’яних пожеж, загоряння житлових та виробничих будівель;
- термічні опіки та смертельні ураження людей і тварин струмом;
- перенапруга в лініях електропередач, вихід з ладу підстанцій і побутової електроніки;
- механічні руйнування кам’яних і дерев’яних конструкцій через вибухове випаровування вологи всередині них.
Додаткові правила безпеки під час грози:
- у приміщенні щільно зачинити вікна, двері та димоходи, щоб уникнути протягів (протяги можуть спровокувати потрапляння кульової блискавки);
- вимкнути з розеток електроприлади та не користуватися дротовим зв’язком;
- триматися подалі від металевих парканів, антен, водостічних труб та опор ліній електропередач.