為什麼雷雨天在汽車裡是安全的？

知識 09-09

（解讀內容作者：劉晨，合肥工業大學儀器學院副教授，工學博士，科普中國微平台原創首發）

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裡。萬一被閃電擊中，在車裡是安全的。那麼，汽車真的是一個安全的防護體嗎？8月28日晚8點，央視科學實驗節目《加油！向未來》第八期攜手明星一起，通過特斯拉線圈閃電為您進行了解讀。

《加油！向未來》節目是由中國科協特別支持，《知識就是力量》傾力協助，明星與普通科學愛好者組隊，為你開啟科學之門的一檔實驗性節目。

本次節目由撒貝南、王迅、平安、「白話靈犀」等明星親身試驗在特斯拉線圈閃電下不同的神奇現象。試驗結果表明：特斯拉線圈產生的閃電可以隔空點亮燈管、可以烤香腸，卻不能穿透汽車，是不是很神奇呢？今天，快隨小編一起漲姿勢吧！

特斯拉線圈是什麼？為什麼能產生閃電？

特斯拉是英文tesla直接音譯過來的，它在電磁學中是磁感應強度的單位,為了紀念在電磁學領域特別是在交流電方面對人類做出過重要貢獻的美籍發明家尼古拉·特斯拉而命名。他一生主要的科學成就是他發明了交流發電機，高頻發電機和高頻變壓器，以及節目中提到的著名的人工閃電「特斯拉線圈」。

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，可以產生頻率很高的高壓電流，但因為電流的數值很小，所以對人體一般不會產生什麼危害。

為什麼雷雨天在汽車裡是安全的？

（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。特斯拉線圈裡有一個變壓器，它可以使普通電壓升高，當給特斯拉初級迴路電容充電到放電閾值時，就會產生火花隙，火花隙再通過放電而導通，從而建立起初級諧振迴路。而次級線圈的頂罩和大地之間也可以等效為一個電容，因此也會發生振蕩。當這兩個線圈振蕩頻率相同時，就會發生諧振，初級迴路的能量就會不斷湧向次級線圈，結果使放電端的電壓逐漸增大，並使附近的空氣電離，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。

為什麼雷雨天在汽車裡是安全的？

特斯拉線圈工作原理圖（圖片來自網路）

在節目的實驗中具體體現如下：

為什麼雷雨天在汽車裡是安全的？

（圖片由央視《加油！向未來》提供）

為什麼雷雨天在汽車裡是安全的？

（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，經過兩個線圈之後，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。大家在節目中看到的閃電就是特斯拉線圈產生的高壓擊穿空氣形成的。

為什麼汽車可以抵擋強大的閃電呢？

節目中，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，為什麼呢？

1. 能點亮燈管

特斯拉線圈可以說是一個放大發射機，根據無線能量傳輸的原理，這种放大發射機通過空氣芯多級諧振的變壓器，可以產生出極高的電壓，那麼周邊的空氣在高壓作用下就會電離成導體，從而特斯拉線圈產生的人工閃電通過電離成導體的空氣，在發送（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。而根據電學原理，任何電流通過電阻時都會發熱。所以當特斯拉線圈產生人工閃電，並且閃電掃過香腸時，人工閃電產生的電流就會通過香腸這個有電阻的物體而發熱併產生熱量。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。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，車裡的人就不用擔心遭到雷擊。同樣因為汽車的電磁屏蔽作用，特斯拉線圈產生的閃電（電磁場）是不能穿透汽車而進入車子內部的。故在汽車裡面的人是安全的。

為什麼雷雨天在汽車裡是安全的？