Номер 5, страница 65, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 7. Постоянный электрический ток. Параграф 53. Носители электрических зарядов в газах - номер 5, страница 65.

Условие.

5. Изобразите схематично молниеотвод (громоотвод) на доме. Объясните принцип его действия. (Подсказка: вспомните про явление поляризации проводника в электрическом поле, описанное в § 35 учебника.)

Решение.

Схематичное изображение молниеотвода

Молниеотвод (громоотвод) — это устройство для защиты зданий и сооружений от удара молнии. Он состоит из трех основных частей:

1. Молниеприёмник — металлический стержень, расположенный на самой высокой точке здания, который непосредственно принимает на себя удар молнии.
2. Токоотвод — толстый металлический проводник, соединяющий молниеприёмник с заземлителем.
3. Заземлитель — металлическая конструкция (например, несколько вкопанных в землю стержней), находящаяся в контакте с грунтом и предназначенная для безопасного отвода электрического заряда в землю.

Принцип действия молниеотвода

Принцип действия молниеотвода основан на явлении электростатической индукции и свойстве электрического поля концентрироваться на острие проводника.

1. Во время грозы нижние слои облаков чаще всего заряжены отрицательно. Вследствие электростатической индукции, на поверхности земли и на предметах, расположенных на ней (включая дом и молниеотвод), наводится положительный заряд. Между облаком и землей возникает сильное электрическое поле.

2. Молниеотвод является проводником, помещенным в это электрическое поле. В нем происходит явление **поляризации проводника**: свободные электроны из металла под действием сил поля перемещаются от верхней части (молниеприёмника) вниз, к заземлителю. В результате верхний, заостренный конец молниеотвода приобретает значительный положительный индуцированный заряд, а нижняя часть, уходящая в землю, — отрицательный.

3. Напряженность электрического поля $\text{E}$ максимальна у поверхностей с малой кривизной, то есть на остриях. Из-за этого вокруг острого конца молниеприёмника создается очень сильное электрическое поле, способное ионизировать молекулы воздуха.

4. Ионизация воздуха приводит к возникновению коронного разряда. С острия молниеотвода в атмосферу начинает стекать положительный заряд (так называемый «электрический ветер»). Этот поток ионов устремляется к облаку и частично нейтрализует его отрицательный заряд, что в некоторых случаях может предотвратить развитие молнии.

5. Если молния все же образуется, то она с наибольшей вероятностью ударит в молниеотвод. Это происходит потому, что он является самым высоким заземленным проводником в окрестности, и ионизированный канал воздуха над ним создает для разряда путь наименьшего сопротивления. Весь огромный ток молнии проходит по токоотводу и безопасно уходит через заземлитель в землю, не повреждая здание.

Ответ: Молниеотвод защищает здание от удара молнии, его действие основано на явлении поляризации проводника в электрическом поле. Под действием поля грозового облака на заостренном конце молниеотвода накапливается большой индуцированный заряд противоположного знака. Это создает сильное локальное поле, которое ионизирует воздух (коронный разряд), способствуя «стеканию» заряда и уменьшая вероятность удара молнии. Если же разряд происходит, молниеотвод принимает его на себя и отводит ток безопасно в землю по пути наименьшего электрического сопротивления.