Безпека життєдіяльності людини та суспільства - Мягченко О.П. - 6.7.3 Електричне поле

Воно завжди виникає біля заряджених частинок, наприклад електронів. Землю оточує електричне поле напруженістю біля 130 В/м, яке зменшується від середніх широт до полюсів та екватора і з віддаленням від земної поверхні. Спостерігаються періодичні річні, добові та інші варіації його величини, особливо при зміні погодних умов - опади, гроза, посуха, вітри, пилові бурі, спалахи на Сонці. Земне електричне поле впливає на самопочуття, стан здоров'я людини. При грозових явищах напруженість сягає до 10 тис. Вольт на метр, що може негативно позначатися на здоров'ї людей, їх самопочутті. Слабке електричне поле існує біля неживих і особливо біля живих об'єктів. Будь-яка жива клітина є джерелом електричного поля і струму. Це явище використовується в різноманітних методах діагностики стану внутрішніх органів. Так, електрокардіограма (ЭКГ) характеризує роботу відділів серця, електроенцефалограма (ЕЕГ) - роботу мозку, електроміограма (ЕМГ) - м'язів. Особливо электрично активні нервові клітини, які в стані спокою генерують електричні потенціали від 20 до 40 мВ. Тому зовнішні електричні поля - природні або антропогенні - можуть впливати на їх функції, і при певних умовах навіть шкідливо.

Біля планети, в атмосфері, в морях і океанах електричне поле існує за рахунок різноманітних геофізичних процесів. В атмосфері воно виникає при іонізації газів за рахунок дії на них ультрафіолетового випромінювання Сонця, іонізуючих факторів - радіоактивних речовин, космічних випромінювань. Атмосферні процеси - конвекція повітря, утворення хмар, опадів - призводять до часткового розподілу різноіменних зарядів і виникненню атмосферних електричних полів. Щодо атмосфери поверхня планети заряджена негативно. При збільшенні різниці потенціалу між землею та атмосферою (хмарою) виникає потужний електричний розряд - блискавка. Це небезпечне природне явище - лінійні і більш рідкісні кульові блискавки.

Питання

1. Що таке електричне поле, чим воно небезпечне?

2. Що є джерелом електричного поля в природі, в організмі людини?

3. Яке практичне значення електричного поля?

4. Яким явищем проявляється електричне поле в природі?

6.7.4. Блискавконебезпечність

Блискавка - проходження електричного струму через повітря, джерелом якого є атмосферний заряд, накопичений грозовою хмарою. Довжина каналу блискавки може сягати кількох кілометрів, сила струму близько 200 тис. А, напруга - 150 тис. В, а температура - 10000°Ц і більше. Час існування блискавки 0,1-1 секунда.

Щосекунди земну кулю уражають в середньому біля 10 блискавок. Вони виникають внаслідок електростатичної та електромагнітної індукції.

За енергією, яка виділяється від однієї блискавки її можна порівняти з вибухом атомної бомби середньої потужності. Над Землею вирує надпотужний енергетичний океан, з якого можна черпати енергію, але поки що відсутні технології, за допомогою яких це можна робити.

Крім лінійної іноді виникає кульова блискавка. Це - надзвичайно небезпечний світний плазменний сфероїд, з великою енергією, який існує від декількох секунд до кількох хвилин. Вона, як і лінійна, може стати причиною важких поразок і загибелі людей. Кульова блискавка часто з'являється вслід за лінійною.

Звичайно прямим ударам блискавок піддаються об'єкти - споруди, заводські труби, вежі, дерева, особливо окремо стоячі, бо виконують роль блискавковідвода.

Дуже небезпечні прямі удари блискавок будь-якого типу в повітряні лінії зв'язку, електропередач - відбувається руйнація засобів зв'язку (гучномовці, телефони), електростанції, підстанції, виробниче устаткування, загибель людей.

Небезпечно влучення блискавок у транспортні засоби - автомобілі, тепловози, літаки, тому що можлива руйнація електроустаткування, засобів навігації, самого транспортного засобу та загибель людей.

Середня інтенсивність грозової діяльності в різних регіонах (областях) України наведена в табл. 8.

Таблиця 8

Середня інтенсивність грозової діяльності в регіонах України

Отже, блискавка - дуже небезпечне природне явище, яке вимагає надійного захисту за допомогою технічних засобів - блискавко-захисту. Це система захисних пристроїв та заходів, що забезпечують безпеку людей, збереження будівель та споруд, устаткування, матеріалів від можливих вибухів, займань та руйнувань.

Для захисту об'єкта від прямих ударів блискавки застосовують блискавковідвід - пристрій, який височіє над захищуваним об'єктом і сприймає удар блискавки та відводить її струм у землю.

Захисна дія блискавковідводу базується на властивості блискавки уражати найбільш високі та добре заземлені металеві конструкції, по яких її звряд стікає в землю.

За конструктивним виконанням блискавковідводи ділять на стрижневі, тросові та сітчасті, а за кількістю та загальною площею захисту - на одинарні, подвійні та багатократні. Окрім того, розрізняють блискавковідводи встановлені окремо та такі, що розташовані на захищуваному об'єкті.

Будь-який блискавковідвід складається з блискавкоприймача (металевий стрижень, трос, сітка), який безпосередньо сприймає удар блискавки та несучої опори (спеціальні стовпи, елементи конструкцій будівлі). На опорі розташовується блискавкоприймач; струмопровід (металевий провідник), по якому струм блискавки передається в землю.

Важлива частина - заземлювач, який забезпечує розтікання струму блискавки в землі. Блискавковідводи повинні бути обов'язково ізольовані від споруди, яку захищають або виконані окремо стоячими.

Найбільш надійний опір току не більше 10 Ом, для труб, веж і вишок - не більше 50 Ом. Допускається використання блискавко-приймальної металевої сітки, яка накладається на стріху.

Електричний струм небезпечний не тільки прямою дією на людину, але й електричними полями, що утворюються навколо проводів, устаткування, які також небезпечні. Дія електричних полів багатогранна але перед усім вони негативно впливають на нервову систему, порушуючи психічні процеси, на систему крові.

Блискавковідвід характеризується зоною захисту - частиною простору навколо блискавковідводу, яка захищена від прямих ударів блискавки з відповідним ступенем надійності.

За величиною ступеня надійності зони захисту можуть бути двох типів: зона А - ступінь надійності не менше 99,5%, зона Б - не менше 95%.

При відсутності блискавкозахисту виникає небезпека пошкодження, руйнації промислових об'єктів, будинків, високих металевих конструкцій, труб і веж. Вони є блискавконебезпечними об'єктами. Поблизу таких об'єктів розряди атмосферної електрики - блискавки можуть стати причиною вибухів, пожеж, поразки людей. За даними статистики біля 7% пожеж виникає від розряду блискавки. Кількість блискавок наведена в табл. 5.

Таблиця 5.

Середньорічна кількість ударів блискавки в 1 км² поверхні землі залежно від інтенсивності грозової діяльності

Комплекс захисних пристроїв, призначених для забезпечення безпеки людей, цілості будинків і споруд, устаткування і матеріалів від вибухів, загорянь і руйнацій називається блискавкозахистом.

Він передбачає захист будинків і споруджень від прямих ударів блискавки, від електростатичної та електромагнітної індукції і накопичення високих потенціалів через наземні і підземні металеві конструкції, комунікації.

Заходи безпеки. При грозі не слід наближатися до окремо стоячих об'єктів - високих дерев, башт, не підходити до металевих конструкцій, бо вони виконують роль блискавковідводу. На рівнинній місцевості - в полі, біля моря, ріки слід вибрати низовину і переждати грозу. В разі влучення блискавки в людину треба негайно надати першу медичну допомогу як при враженні електричним струмом. Не можна потерпілого закопувати в землю, як вважають для "відкачування електрики", це тільки погіршить його стан.

Питання

1. Охарактеризуйте фізичні дані блискавки?

2. Як діє блискавка на різні об'єкти ?

3. Охарактеризуйте типи блискавкозахисту, їх конструктивні особливості?

4. Як обчислити висоту та радіус захисту від дії блискавки?

5. Які заходи безпеки при грозі?