為什么雷雨天在汽車里是安全的？央視科學實驗節(jié)目《加油！向未來》

在曠野當中，如果真的遇到了暴風雨。最好的辦法就是躲在車里。萬一被閃電擊中，在車里是安全的。那么，汽車真的是一個安全的防護體嗎？28日晚“白話靈犀tesla直接音譯過來的，它在電磁學中是磁感應強度的單位·特斯拉而命名。他一生主要的科學成就是他發(fā)明了交流發(fā)電機，高頻發(fā)電機和高頻變壓器，以及節(jié)目中提到的著名的人工閃電”。

特斯拉線圈其實是一個加壓裝置，這個裝置由特斯拉在1891年發(fā)明。是由一個初級線圈，一個感應圈，以及變壓器，打火器，兩個電容器組成。利用這種裝置，可以產(chǎn)生頻率很高的高壓電流，但因為電流的數(shù)值很小，所以對人體一般不會產(chǎn)生什么危害。

圖1 圖片由央視《加油！向未來》提供

特斯拉線圈從電學角度講就是一個諧振變壓器，利用它可以獲得上百萬伏的高頻高壓。特斯拉線圈里有一個變壓器，它可以使普通電壓升高，當給特斯拉初級回路電容充電到放電閾值時，就會產(chǎn)生火花隙，火花隙再通過放電而導通，從而建立起初級諧振回路。而次級線圈的頂罩和大地之間也可以等效為一個電容，因此也會發(fā)生振蕩。當這兩個線圈振蕩頻率相同時，就會發(fā)生諧振，初級回路的能量就會不斷涌向次級線圈，結果使放電端的電壓逐漸增大，并使附近的空氣電離，從而放電頂端與附近接地的物體之間就會放出一道電弧，這就是人工閃電。

圖 2 特斯拉線圈工作原理圖（圖片來自網(wǎng)絡）

在節(jié)目的實驗中具體體現(xiàn)如下：

圖3 圖片由央視《加油！向未來》提供

圖4 圖片由央視《加油！向未來》提供

實驗的這個部分（如上圖所示）就是裝置中的線圈，它就能把普通電壓升高，經(jīng)過兩個線圈之后，通過放電終端，也就是兩個實驗員，放出電來。

在日常生活中，對我們常用的220v市電來說，空氣是很絕緣的。但是空氣不導電也是相對的，在高壓下空氣也會變成導體，像脫衣服的靜電就有幾千伏電壓，會打出一個小小的火花。大家在節(jié)目中看到的閃電就是特斯拉線圈產(chǎn)生的高壓擊穿空氣形成的。

為什么汽車可以抵擋強大的閃電呢？

節(jié)目中，參與特斯拉閃電實驗的工具有三種：燈管、汽車、香腸。閃電可以點亮燈管、可以烤香腸，卻不能穿透汽車，為什么呢？

1. 能點亮燈管

特斯拉線圈可以說是一個放大發(fā)射機，根據(jù)無線能量傳輸?shù)脑?，這種放大發(fā)射機通過空氣芯多級諧振的變壓器，可以產(chǎn)生出極高的電壓，那么周邊的空氣在高壓作用下就會電離成導體，從而特斯拉線圈產(chǎn)生的人工閃電通過電離成導體的空氣，在發(fā)送（特斯拉線圈）和接收（燈管）這兩個導體之間，將電能輸送到燈管，從而點亮燈管的。

2. 能烤香腸

電阻是物體的一種屬性，所以任何物體都有電阻，電阻很小的稱為導體，而電阻很大的則稱為絕緣體。因此香腸本身也是有電阻的。而根據(jù)電學原理，任何電流通過電阻時都會發(fā)熱。所以當特斯拉線圈產(chǎn)生人工閃電，并且閃電掃過香腸時，人工閃電產(chǎn)生的電流就會通過香腸這個有電阻的物體而發(fā)熱并產(chǎn)生熱量。這種熱量就可以烤熟香腸等其他食品了。這跟家用烤箱來烤熟食品的原理是一樣的。

3. 不能穿透汽車

法拉第籠是一個由金屬或良導體形成的籠子，而汽車外殼由一個大金屬殼組成，故也可看成是一個法拉第籠。利用外殼接地的法拉第籠（汽車），我們可以有效地隔絕籠體（汽車）外電磁場的干擾，防止電磁場進入殼內(nèi)。因此利用這種法拉第籠的電磁屏蔽原理，當駕駛員在雷雨天行駛時，車里的人就不用擔心遭到雷擊。同樣因為汽車的電磁屏蔽作用，特斯拉線圈產(chǎn)生的閃電（電磁場）是不能穿透汽車而進入車子內(nèi)部的。故在汽車里面的人是安全的。

圖5 圖片由央視《加油！向未來》提供

圖6 圖片由央視《加油！向未來》提供

不過要提醒大家的是，雷雨天開車在開闊地面時。雖然車體可以有效將雷電屏蔽在車外，但是如果車體沒有良好的接地，車體外表面的高壓很可能造成輪轂和地面之間的放電。電弧可能導致爆胎。因此，雷雨天行駛在曠野中時，一定要放慢車速或者停車。

看了《加油！向未來》的節(jié)目，讀了小編的解讀文章，又get了一項知識，是不是心里亮堂堂呢！不過小編在這里要提醒大家：專業(yè)實驗需在專業(yè)人士指導下完成，不可隨意模仿哦！

充實實用科學知識，敬請繼續(xù)收看央視節(jié)目《加油！向未來》，同時關注科普中國精心的解讀。好玩、有趣、實用，您還不速度跟上？！