我们都知道
在雷雨天的室外
我们不能站在树下躲雨
因为树木和人体都是电的良导体
雷电很容易通过树木传到人体
造成雷击事故
但待在车里却是一种非常安全的选择
这是为什么呢?
这跟“法拉第笼”效应有关
法拉第笼是一种由导电材料(如金属网、铜、铝等)制成的封闭或部分封闭结构,它的核心功能是阻挡外部电场和电磁波的侵入,同时防止内部电磁波的外泄。这种结构之所以有效,是因为它能够引导电场和电磁波沿导体表面传播,从而阻止它们穿透到笼内或从笼内逸出。
当电场或电磁波与法拉第笼接触时,笼内的自由电子会在导电材料表面重新排列,以中和外部电场的影响。这一过程确保了笼内空间的电场强度维持在一个极低的水平,有时甚至接近于零。因此,法拉第笼不仅是一个理论上的概念,它在实际应用中也是保护设备和人员免受电磁干扰的重要工具。
法拉第笼的工作原理基于电荷屏蔽效应,这是电磁学中的一个重要概念。在导体内部,电荷会自动在其表面重新分布,以应对外部电场的作用。这种重新分布的自由电子能够中和外部电场,使得导体内部的电场强度降至最低,甚至为零。因此,导体内部既不会有电场产生,也不会有电流流动。
当一个封闭的导体结构,即法拉第笼,遭遇外部电场或电磁波的干扰时,其表面的自由电子会迅速响应,移动到适当的位置以产生一个与外部电场方向相反的内部电场。这一内部电场有效地抵消了外部电场,保护了笼内的区域不受干扰。这种现象同样适用于电磁波。高频电磁波会被笼子的金属表面反射和吸收,不能穿透到内部。
汽车外壳是金属制作的
这十分接近于法拉第笼的条件
有了这个“金钟罩”
当驾驶员在雷雨天行驶时
即便很不幸地被雷电击中
由于法拉第笼效应的存在
汽车内部的电磁环境基本不受影响
车内的人就可以安全待在里面
同时,雷电流会借助雨水
通过车体表面达到车轴的位置
通过潮湿的轮胎
很快就会将电流传递到地面
所以
车内是在室外较为理想的避雷场所
就算是汽车车身
可以形成法拉第笼这个“金钟罩”
在雷雨天气时
我们也不能肆无忌惮地驾车出行
以下几点需要注意
↓↓↓
行车过程遭遇电闪雷鸣时,最好及时把车停到路边安全的地方,远离大树、广告牌等,关掉引擎、音响系统、收音机等,并关闭所有车窗,使车辆形成一个完全封闭的空间。不要去触摸车窗把手、换挡杆、方向盘等,把双手放在大腿上,等待雷电天气远离。
如果在行车途中车子被雷击中,一定不要贸然下车检查车况,因为这个时候车外比车内要危险得多。而应该参考上面介绍的做法,等到雷暴完全过去后再下车。
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❒ 来源:力学科普、中科院物理所等
❒ 编辑:黄芷欣
❒ 审核:周鹏程