避雷針を発明したのは誰ですか？避雷針はどのように機能するのでしょうか?

避雷針は、その名の通り、落雷を防ぐ装置です。避雷針もまた新時代の発明であり、中国の四大発明と同様に社会の進歩に貢献し、人類に利益をもたらします。避雷針の発明者も社会に貢献するために命を懸けました。避雷針と電気は天敵なので、科学者もそれらを研究する際には無私の献身を示しました。さて、今日はミステリーの編集者が、避雷針を誰が発明したのか、避雷針の動作原理は何か、避雷針にはどんな機能があるかなど、避雷針の秘密を明かします。

避雷針を発明したのは誰ですか？

現代の避雷針はアメリカの科学者フランクリンによって発明されました。フランクリンは雷が放電現象であると信じていました。これを証明するために、1752 年 7 月の雷雨の日に、彼は雷に打たれる危険を冒して、長い金属ワイヤーを結び付けた凧を雷雲の中に飛ばし、ワイヤーの端に銀色の鍵の束を結び付けました。雷が発生したとき、フランクリンは鍵に手を近づけ、鍵から一連の火花が飛び出しました。手はまだしびれが残っています。幸いなことに、今回の雷は比較的弱く、フランクリンは怪我をしませんでした。注意: この実験は非常に危険なので、許可なく実行しないでください。 1753年、有名なロシアの電気技師リッチマンはフランクリンの実験を検証中に落雷で不幸にも亡くなりました。彼は雷実験の最初の犠牲者でした。

フランクリンは凧で雷を捕らえる実験に成功した後、人工摩擦によって発生する電気と雷の整合性を研究し、両者の類似性から次のような推論を導きました。人工的に発生した電気エネルギーは凧の先端で吸収されるので、雷も凧の先端で吸収されるということです。これを基に彼は凧の実験を設計し、凧の実験の成功によって彼の推測が裏付けられました。そこで彼は、高度な装置を高いところに設置できれば、雷を地下に導くことができるのではないかと考えた。フランクリンはこの避雷装置を発明しました。数メートルの細い鉄棒を高層ビルの屋上に固定し、鉄棒とビルを絶縁体で隔てるというものでした。次に、鉄棒の下部にワイヤーを接続します。次に、電線を地中に引き込みます。フランクリンはこの避雷装置を避雷針と呼びました。試験の結果、確かに避雷の役割を果たすことが分かりました。避雷針の発明は、初期の電気研究において大きな応用価値を持つ最初の技術的成果でした。避雷針の発明と登場により、人々の家や建物は専用の天使の保護を受けるようになり、人々はもはや雷を恐れなくなりました。人間も生まれてから成長していくように、避雷針も同じような過程をたどります。避雷針の発達の軌跡とはどのようなものなのでしょうか？

1. 北米のコミュニケーション

避雷針が最初に発明され、推進されたとき、教会はそれを不吉なものとみなし、フランクリンの避雷針を設置すると雷を避けることができないだけでなく、神の怒りを招き、雷に打たれることになると言った。しかし、フィラデルフィアや他の場所では、避雷針の設置を拒否した背の高い教会が激しい雷雨の際に雷に打たれた。教会よりも高い建物には避雷針が備え付けられていたため、雷雨の間も安全でした。避雷針はフィラデルフィアなどの場所ですでにその有効性を実証していたため、すぐに北米全土に広がり、その後ヨーロッパ、さらにアジアへと広がりました。

2. フランスに導入

避雷針がフランスに導入された後、フランス王立科学アカデミーの会長ノレらは避雷針の使用に反対し始めました。その後、彼らはフランクリンの尖った避雷針よりも丸い先端の避雷針のほうが優れていると考えるようになりました。しかし、フランス人は依然としてフランクリンの尖った避雷針を選んだ。当時のフランス人はフランクリンをソクラテスの化身とみなしていたと言われています。フランクリンは人々から崇拝されるアイドルとなった。彼の肖像画は人々の枕の下に大切に飾られ、避雷針を模した尖った帽子は 1778 年のパリで最も流行した帽子となった。

3. 英国に導入

避雷針がイギリスに導入された後、イギリス人はフランクリンの尖った避雷針も広く採用しました。しかし、アメリカ独立戦争が勃発した後、フランクリンの尖った避雷針はイギリス人の目には来たるべきアメリカの象徴となったようだ。当時の英国国王ジョージ2世は、アメリカ独立戦争に対する怒りから、米国の象徴である尖った避雷針に断固反対する姿勢を示すため、英国のすべての建物の避雷針の尖った先端を丸い先端に取り替えるよう命じたことがあると言われています。これは避雷針の応用の歴史において実に興味深いことです。

避雷針の仕組み

雷雨の際、高層ビルの上に帯電雲が発生すると、避雷針とタワーの頂上に大量の電荷が誘導されます。避雷針の針は尖っているため、静電誘導時に最も多くの電荷が導体の先端に集まります。このようにして、避雷針はほとんどの電荷を集めます。避雷針はこれらの帯電雲層と再びコンデンサを形成しますが、このコンデンサの2つのプレートは対面積が非常に小さいため、電気容量も非常に小さく、つまり保持できる電荷はわずかです。そして、ほとんどの電荷が集まるので、電荷雲が大きい場合、避雷針と雲の間の空気は簡単に分解され、導体になることができます。このようにして、帯電した雲と避雷針が経路を形成し、避雷針が接地されます。避雷針は雲層上の電荷を人の大地に導くだけであり、高層建築物には設置しないと危険であり、その安全性を保障するものである。これが避雷針の動作原理です。このように複雑かつ高度な要件の下で、避雷針はどのような役割を果たすのでしょうか?

避雷針の役割

避雷針を設置することは落雷を防ぐ効果的な方法です。家の一番高いところに金属棒を立て、その下端に太さの銅線をつなぎます。銅線の下端は金属板につなぎ、地中深くの湿った場所に埋めます。金属棒の上端は尖った先端になっているか、または複数の尖った先端に分かれている必要があります。このような装置を使用すると、空に帯電した雲がある場合に、避雷針の先端は静電誘導により不均一な電荷を集中させ、先端放電を起こして雲の中の電気を中和し、激しい雷を回避します。これが避雷針の避雷能力の一つです。しかし、この効果は非常にゆっくりです。電荷は雲の中に非常に速く蓄積されます、または大きな電荷を持つ雲が突然飛んできます。時には上記の方法でそれを中和するのに十分な時間がなく、強い放電があり、それでも雷が発生します。しかし、このとき避雷針は周囲の物体よりも高いため、その先端に雲と反対の符号の電荷が集中します。雷は雲と地上の物体の間で発生します。放電電流は主に避雷針を通って地面に流れ込みます。そのため、近くの家や人には当たらず、避雷針にのみ当たります。

このことから、避雷針の先端の放電効果により、地上の物体と雲の間での落雷の可能性が減り、万が一の場合でも避雷針自体が落雷に耐え、家屋や人々は安全であることが分かります。避雷針の構造と機能上、避雷針の良好な導電性を維持することに特別な注意を払う必要があります。 1 つの接続が不良または切断されると、切断された部分より上のセクションは分離された導電システムになります。雲の中に電荷がある場合、この孤立した部分の上部は雲の中の電荷と反対の符号の電荷を誘導し、下部は雲の中の電荷と同じ符号の電荷を誘導します。上部と雲の中の電荷が放電し始めると、強力な放電電流が建物を通して大量の熱を放出し、落雷を引き起こす可能性があります。これでは落雷を回避できないだけでなく、落雷による災害も引き起こします。事故を防ぐためには、高い建物に複数の避雷針を設置するのが最善です。さらに、各避雷針は特定の建物エリアのみを保護できます。大きな建物の場合は、避雷針を複数設置する必要がある場合もあります。

神秘の世界の独占意見:避雷針は他の発明品と異なるかもしれません。避雷針ほど親しみやすくなく、親切でもなく、人生でめったに見られませんが、強いものの中でも最強です。避雷針がなければ、今日の建物はそれほど発達していなかったかもしれませんし、避雷針がなければ人々の命は保証されなかったでしょう。したがって、私たちは先人たちが残した恩恵を享受すると同時に、勤勉と献身の精神を積極的に継承し、現代社会の科学研究チームがますます発展していくようにしなければなりません。もちろん、そのためには科学に対する絶え間ない情熱も必要です。