1. Научное исследование в области физики
Автор работы:
Шабанов Михаил, 12 лет,
Руководители:
Шабанов Виталий Анатольевич,
Шабанова Татьяна Васильевна,
МБОУ «Гимназия»,
г. Новоуральск
Свердловской области
Период выполнения работы:
октябрь 2011-декабрь 2012
6. Задачи:
Разобраться в механизме
возникновения молнии.
Изучить средства защиты от молний.
Смоделировать активную
молниезащиту.
Провести сравнительный анализ
активной и пассивной молниезащиты.
7. Методы исследования:
Изучение литературы.
Создание устройства для моделирования
молнии и модели пассивного и активного
молниеотвода.
Проведение экспериментов с
молниеотводами.
Анализ результатов.
14. Выводы:
Молния – одно из самых опасных
природных явлений, с которыми
повсеместно сталкивается человек.
Самым эффективным средством от
прямого удара молнии до сих пор
является молниеотвод.
Для увеличения эффективности
молниезащиты можно применить
активные молниеприёмники на
основе лазера или ионизатора.
15. Список литературы:
Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С.
Техника высоких напряжений. Изоляция и
перенапряжения в электрических системах. Под
ред. В.П. Ларионова (3-е издание). М.:
Энергоатомиздат, 1986.
Богатенков И.М., Бочаров Ю.Н. и др. Техника
высоких напряжений. Под ред. Г.С.
Кучинского. –СПб.: Энергоатомиздат, 2003.
Дмоховская Л.Ф., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С.
и др. Техника высоких напряжений. /Под ред.
Д.В. Разевига (2-е издание). М.: Энергия, 1976.
«Инструкция по молниезащите зданий и
сооружений» РД 34.21.122-87
16. Спасибо за помощь в работе:
1. Моим родителям.
2. Студентам НГТИ: Роману
Горбунову и Илье
Бурдину
Editor's Notes
Здравствуйте, я – ученик 6 б класса МБОУ Гимназии, города Новоуральска Свердловской области. Хочу представить работу: «Как укротить Зевса?»
В этом году мы с папой начали строить баню и иногда нам приходилось заканчивать работу из-за грозы. Мне стало интересно как можно защитить нашу баню от грозы.
У меня возникли два вопроса: «Можно ли управлять молнией?» и «Можно ли направить молнию в молниеотвод?»
Я предположил, что можно сконструировать устройство, с помощью которого можно управлять движением молнии.
Я поставил перед собой цель: Выяснить как можно управлять движением молнии при помощи различных устройств.
Задачи, которые я решал: Разобраться в механизме возникновения молнии. Изучить средства защиты от молний. Смоделировать активную молниезащиту. Провести сравнительный анализ активной и пассивной молниезащиты.
Методы исследования: Изучение литературы. Создание устройства для моделирования молнии и модели пассивного и активного молниеотвода. Проведение экспериментов с молниеотводами. Анализ результатов.
Исследованием молний люди начали заниматься уже давно. Первыми из них были Бенджамин Франклин, Михаил Ломоносов, Георг Рихман. Георг Рихман при исследовании молний был убит во время грозы.
Молния может оказывать при своём ударе следующие воздействия: 1. Перекрытие изоляции и поражение живых существ. 2. Разрушение объекта из-за взрывообразного вскипания содержащейся в предмете воды. 3. Воспламенение, оплавление и ожоги объекта.
Для образования молнии необходимо чтобы произошло разделение зарядов на положительные и отрицательные. Существует множество гипотез разделения зарядов. Облако образуется в процессе быстрого перемещения в вертикальном направлении воздуха при его охлаждении и конденсации содержащейся в нём влаги. Вследствие трения частички паров и восходящий поток воздуха взаимно электризуются, и образуется атмосферное электричество. На рисунке вы видите что падающая капля воды заряжается нижней частью большинство положительных частиц ,а верхняя часть заряжается отрицательными частицами. Из-за встречного потока воздуха капля расплющивается как парашют. В этом случае положительные заряды размещаются внизу с краёв, а отрицательные сверху. После этого капля разрушается и частички капель с положительными частицами падают вниз, а частички капель с отрицательными зарядами поднимаются вверх. Существуют и другие гипотезы электризации облаков.
Молния может происходить между разными облаками , внутри одного облака и между облаком и землёй. Развитие молнии начинается в области достаточно высокой плотности избыточных зарядов в ограниченном объёме части грозового облака. Напряжённость в отдельных точках таких областей достигает 3 МВ/м. При этом создаются условия для возникновения и развития лавин электронов, приводящих к дальнейшему развитию ионизационных процессов и формированию стримеров. Токи отдельных стримеров разогревают отдельные части канала молнии до температуры 10 3 К, при которой проводимость канала резко повышается за счёт термической ионизации газа, и образуется канал лидера. Далее этот канал ступенчато прорастает до перекрытия всего промежутка между облаком и землёй.
Вначале при своём развитии лидер проростает непредсказуемо, но начиная с некоторой высоты наземные объекты начинают оказывать влияние на траекторию лидера Эта высота называется высота ориентировки молнии. Попадая в эту зону лидер с большой вероятностью поразит сам объект. На этом принципе и основан молниеотвод. Таким образом, зона защиты молниеотвода представляет собой конус, при размещении в котором поражение объекта защиты не произойдёт.
Для исследования молниеотводов различных конструкций мы решили собрать источник маленьких молний. В качестве источника молний решено было собрать резонансный трансформатор. Мы с братом и студентами НГТИ Романом и Ильёй собрали источник молний – резонансный трансформатор, собирали его целый год. Длина разряда у него получилась около 1 м. В дальнейшем планируется исследовать эффективность молниеприёмников: традиционного металлического стержня, молниеприёмника – лазера и ионизатора заряженных частиц и сравнить их зоны защиты между собой.
По своей работе я сделал следующие выводы: Молния – одно из самых опасных природных явлений, с которыми повсеместно сталкивается человек. Самым эффективным средством от прямого удара молнии до сих пор является молниеотвод. Для увеличения эффективности молниезащиты можно применить активные молниеприёмники на основе лазера или ионизатора.
Список литературы представлен на экране.
Спасибо тем, кто помогал мне в моих исследованиях: моим родителям, студентам НГТИ Роману Горбунову и Илье Бурдину.
