피뢰침은 어떻게 전기를 유도하는 건가요
피뢰침은 번개가 내리칠 때 번개를 유도해서 피해가 없게해주는데 피뢰침은 과학적으로 어떤 원리로 번개를 유도할 수 있는 것인가요?
질문에 답변드리겠습니다.
피뢰침이 뾰족한 것은 전기의 특성 때문이다. 예컨대 반지름이 서로 다른 두 금속 구체를 전선으로 연결하여 대전시키면 반지름이 작은 구체가 면전하밀도가 더 크도록 전하가 배분된다. 이렇게 해야 표면의 전위가 같아지기 때문이다.(전위가 같으면 더이상 전하가 이동하지 않는 평형상태가 된다.) 같은 이유로, 도체 표면에서는 곡률반경이 작은 표면, 곧 뾰족한 표면에 전하가 집중된다. 피뢰침은 낙뢰를 끌어들이는 것이 목적이므로 지면이 대전될 때 더 많은 전하가 피뢰침 끝에 집중되도록 끝을 뾰족하게 만드는 것이다. 여담이지만 피뢰침 발명 초기엔 영국인들은 '왕에게 반역한 역적이 만든 피뢰침이 싫다고 '끝이 둥근 피뢰침'을 고집하다가 결국 뾰족한 것으로 바꿨다
피뢰침의 원리는 미국의 정치가이자 발명가인 벤저민 프랭클린이 발견했습니다.
벤저민 프랭클린이 연으로 실험을 하면서 벼락이 높은 곳에 먼저 떨어지며, 그 전류를
흐르게 할 수 있다는 것을 알아내고 피뢰침을 발명한 것이죠. 피뢰침에 벼락이 떨어지면
피뢰침과 연결된 선에 의해 지상으로 전기가 분산되어 건물에 가는 피해가 줄어드는 원리로 작동합니다.
한마디로 말하면 피뢰침이 벼락을 대신 맞아주는 것입니다.
피뢰침이 뾰족한 것은 바로 전기의 특성 때문입니다.
전기의 특성상 뾰족한 곳에는 유도 전하가 더 많이 모이게 되는데요. 피뢰침 끝의 전하는 반대
극성의 전하를 띤 구름 쪽으로 끌려가게 되는데 이러한 작용은 구름과 땅 사이의 전압 차를 줄여줍니다.
즉, 벼락이 치는데 필요한 전압 차까지 높아지지 않도록 하는 역할을 하는 것이죠.
그래서 피뢰침은 주변보다 전하가 많이 분포되어 있고 구름에서 가장 가까운 거리에 있기 때문에
벼락을 유도하는 기능을 합니다.
그럼, 좋은 하루 보내세요~
피뢰침은 벤저민 프랭클린이 연으로 실험하면서 번개가 높은 곳에 먼저 떨어지며 그 전류를 흐르게 할 수 있다는 것을 알아내고 발명했다고 한다.
피뢰침에 번개가 떨어지면 피뢰침과 연결된 선에 의해 지상으로 전기가 분산되어 건물에 가는 피해가 줄어드는 원리로 작동한다.
건물의 경우는 일반적으로 건물 기초에 설치된 접지 전극에 피뢰침을 연결하여 벼락을 지상으로 흘려보내는 방식으로 동작한다. 한 마디로 말해서 번개를 대신 맞아주는 것.
번개로부터 피뢰침이 보호하는 범위는 피뢰침의 성능에 따라 달라지지만, 일반적으로는 피뢰침을 기준으로 45도 각도의 범위이다. 피뢰침의 높이가 높을 수록 보호 범위도 더 넓어진다.피뢰침이 뾰족한 것은 전기의 특성 때문이다. 예컨대 반지름이 서로 다른 두 금속 구체를 전선으로 연결하여 대전시키면 반지름이 작은 구체가 면전하밀도가 더 크도록 전하가 배분된다. 이렇게 해야 표면의 전위가 같아지기 때문이다.(전위가 같으면 더이상 전하가 이동하지 않는 평형상태가 된다.)
같은 이유로, 도체 표면에서는 곡률반경이 작은 표면, 곧 뾰족한 표면에 전하가 집중된다. 피뢰침은 낙뢰를 끌어들이는 것이 목적이므로 지면이 대전될 때 더 많은 전하가 피뢰침 끝에 집중되도록 끝을 뾰족하게 만드는 것이다.
