اسفند
صاعقه AC است یا DC؟
صاعقه یک ضربه آنی گذرا‌است. نه DCاست و نه AC، بلکه ترکیبی از هردوی آن‌هاست.
صاعقه چیست؟
یک پدیده طبیعی برای تخلیه‌ی الکترون‌ها‌است که توسط دو ابر همسایه‌ی باردار الکتریکی در اتمسفر (که به آن ضربه مستقیم گفته‌می‌شود) یا بین ابرهای باردار الکتریسیته ساکن و زمین (که به آن ضربه‌ی القای الکترواستاتیک گفته‌می‌شود) پس از طوفان روی زمین با صدایی بلند رخ می‌دهد. تخلیه‌ی صاعقه ممکن‌است میلیاردها ژول انرژی تخلیه کند، دمای بسیار زیادی ایجاد کند (تا 30 کیلو درجه) و تشعشعات مغناطیسی و پلاسما ساطع کرده و به دلیل جریان سریع الکترون‌ها نور مرئی بسیار روشنی منتشر کند. صاعقه انواع مختلف دارد که عبارتند از ابر طوفانی، صاعقه‌ی بالاسری، صاعقه‌ی خشک و غیره.
صاعقه یک تخلیه‌ی الکتریکی به شکل فلش و جرقه در ابرهای باردار بوده و یک فلش صاعقه از چندین ضربه تشکیل شده‌است. صاعقه‌های تولیدی در طوفان‌ها بسیار طولانی با‌بین 1 الی 100 کیلومتر طول هستند. تعداد ضربه‌ها در یک فلش 4 الی 40 است. بازه‌ی زمانی‌بین ضربه‌ها و فلش کامل 20 الی 700 میلی‌ثانیه طول می‌کشد.
تخلیه‌ی صاعقه می‌تواند 106 ولت و‌بین 50 کیلو الی 250 کیلوآمپر جریان داشته و در 106 ثانیه رخ دهد. برای همین است که یک سیگنال آنی در نظر گرفته می‌شود، نه AC یا DC.توضیح بالا نشان می‌دهد که صاعقه از ضربه‌های بسیار زیاد با دامنه‌های بالایی تشکیل شده که چند ثانیه طول می‌کشد؛ یعنی رعد و برق می‌تواند AC یا DC بوده ولی یک سیگنال آنی و گذراست.
توضیح بیشتر
سیگنال AC (جریان متناوب) جهت و دامنه خود را به صورت پیوسته در زمان تغییر می‌دهد. به عبارت دیگر، شکل موج AC در نیم چرخه اول در یک جهت حرکت‌کرده و در نیم چرخه دوم در جهت مخالف جاری می‌شود، که در عین حال مقدار‌خود را از صفر تا حداکثر تغییر‌داده و دوباره به نقطه اول (یعنی صفر) برمی‌گردد.
در ادامه‌شکل معمول پالس ناگهانی و موج‌های ضربه‌ای نشان داده‌شده‌است و در اینجا مشخصاً دیده‌می‌شود که صاعقه شکل‌مشابه شکل‌موج سینوسی جریان و ولتاژ نیست.
در شکل1، برای پارامترهای شکل‌موج ناگهانی داریم:
- 1- T1=زمان پیشرو برای سوئیچ ضربه (زمان پیشرو زمانی‌است که در آن شکل موج به مقدار اوج خود می‌رسد).
- 2- T2=زمان‌پیشرو برای پالس صاعقه
- 3- T3=زمان تا مقدار نصف (زمان دنباله یا زمان تا نصف مقدار اوج)
که در آن
- زمان پیشرو برای ضربه‌ی صاعقه استاندارد 2 μs و زمان دنباله آن 50 μsاست.
- تلرانس موجود برای مقدار اوج ±3%است.
- تلرانس مجاز برای زمان پیشرو ±30% و برای زمان دنباله ±20%است.
در واقع، صاعقه‌ها یک اتصال کوتاه بین ابرها و یا ابر با زمین‌است که دلیل آن تراکم بار‌است، نه اختلاف پتانسیل. یک نکته دیگر این‌است که صاعقه تخلیه‌ی بار خازنی‌است، یعنی جریان مانند خازن از مثبت به منفی حرکت می‌کند. به عبارت دیگر، بارها تنها در یک جهت حرکت می‌کنند (تک قطبی) مانند اتفاقی که در DC می‌افتد. برای همین‌است که‌صاعقه نمی‌تواند AC باشد.
چرا صاعقه ها DC نیستند؟
سیگنال DC (جریان مستقیم) دارای دامنه ثابتی‌است که قطبیت یا جهت خود را در گذر زمان تغییر نمی‌دهد.
سیگنال در صورتی DCاست که فاکتور ریپل در آن کمتر از 3 درصد بوده و دامنه آن در یک بازه زمانی ±3 باشد.
فرکانس صاعقه بین 1kHz الی 1GHzاست، که در آن در حالت DC فرکانسی وجود ندارد، بلکه ترکیبی از اجزای AC و DCاست.
ضربه آن از ارتفاع متفاوتی بوده و طول موج مشابه با یک جریان پالس بدون جهت آنی یا سیگنال AC نامنظم‌است. برای همین‌است که صاعقه نمی‌تواند DC باشد.
بحث فوق اثبات‌می‌کند که صاعقه پدیده‌ی بسیار کوتاهی‌بوده و در آن سیگنال و‌شکل موج‌ها مانند DC یا AC نیستند، بلکه مشابه یک ضربه آنی‌است، برای همین‌است که به این نام خوانده‌می‌شود.
لینک مرتبط: