Mekkora feszültségű a villám?

[link]

Azt írják, hogy:

"The voltage is proportional to the length of the bolt."

Tehát az átütés előtti feszültség arányos a keletkező villám hosszával.

Ugyanakkor:

"90 percent of the leaders exceed 45 m (148 ft) in length, with most in the order of 50 to 100 m (164 to 492 feet)."

Ha 75 méterrel számolunk (és 3 MV/m átütési szilárdsággal), akkor 225 MV körüli érték jön ki.

A száraz levegő légköri nyomáson 21 kV/cm körüli átütési szilárdsággal rendelkezik. Én azt mondom a 2MV/m érték elfogadható a párás, esővel teli légrétegek jellemzésére. Így a milliárd voltos nagyságrend szerintem is teljesen rendben van egy átlagos villám esetén.

maci

A válasz megadása meglehetősen bonyolult. Először is mit nevezünk villámnak? Földfelszínt elérő villámláskor először mind a felszín, mind az adott felhő irányából egy úgynevezett villámcsatorna kezd kialakulni, amikor pedig ezek (kb. félúton) összeérnek, összezárul a villámcsatorna, és vezetővé válik a levegő. Ehhez valóban iszonyatos feszültségre, akár gigavoltokra van szükség, de a hétköznapi ember ezt még nem nevezné villámnak, hiszen ez a folyamat eddig még láthatatlanul zajlott le. Ugyanis a ténylegesen látható ívfény csak ezután alakul ki ebben a villámcsatornában, amiben ugyebár már vezető a levegő, így mindössze csak pár tízezer volt feszültség alakul ki.

Tehát a villám kialakulásához valóban gigavoltokra van szükség, a látható jelenség azonban csak megavoltos nagyságrendű, vagy még annyi sem.

Az a helyzet, hogy a kérdésre nincs "értelmes" válasz.

A villámnak az ÁRAMA a tudományban is használt paramétere, nem a feszültsége. Ugyanis a feszültséget semmihez nem lehet mérni, nem lehet a védekezés alapjául tekinteni, nem mérhető, csak saccolható. A tudomány számára pedig a saccolás használhatatlan.

Itt előttem szóló részletesen írt a villám kialakulásáról, amiben azért látszik, hogy a villámcsapás egy nem kis folyamat. Annyi hiba van az írásban, hogy a (negatív, lecsapó villám) előkisülési csatornája elindul a felhőből. Ez nem félúton, hanem a földfelszín közelében (10 méteres nagyságrend) ellenkisülési csatonákat "gerjeszt" 20 méteres sugarú körön belül lévő tereptárgyakból. Amelyik találkozik vele legelőször, az "nyerte" a főkisülést, azaz a villámcsapást.

A villámnak árama van, jellemzően 10-600kA között. A leggyakoribb a 35-75kA.

A feszültséggel kapcsolatos problémákat már a földfelszíni viszonylatban kell vizsgálni, mivel itt lehet érdekes, hogy a villámára a Föld ellenállásával találkozva az U=R*I alapján mekkora feszültséget fog okozni. De mivel a feszültséget azonnal hárítani kell, az áramot pedig elvezetni, így az ehhez szükséges védelelmi berendezéseket az áram értékére méretezik (mivel annak van hőhatása, erőhatása, indukciója, stb...) és a védelmi berendezések be- és kilépési oldalain elő van írva, hogy mekkora feszültséget/áramot kell elviselniük, és mekkora feszültséget/"áramot" szabad továbbengedni!

Ez kicsit sarkos megfogalmazás, mert az áramnak és a feszültségnek is van homlokideje (meredekség), és sebessége, így ezt kihasználva (mint egy áramvonalas járműnél a légellenállást) több lépcsőben egyre alacsonyabb korlátot helyeznek elé. A legutolsó lépcsőnek 1500V-ra le kell korlátoznia a túlfeszültséget, a villamos készülékeknek ezt már el kell viselnie arra a pár milliomod másodpercre.

"...Laboratóriumi körülmények között viszonylag egyszerû

meghatározni, hogy az átlagos összetételû levegôben

az elektromos átütési feszültség, azaz a spontán

ívkisülés létrehozásához szükséges kritikus elektromos

térerôsség nagysága a felszíni nyomáson közel

3000 kV/m (lásd [10], 3. fejezet). Ezzel szemben több

tucatnyi ballonos mérés során, amelyekkel sikerült a

térerôsség magasságfüggését eléggé pontosan meghatározni

aktív zivatarfelhôk belsejében, nemigen találtak

150 kV/m-nél nagyobb csúcsértékeket (a valaha

mért abszolút maximum 400 kV/m körüli volt). Jogosan

merül föl a kérdés, hogy akkor mi indítja el a kisülési

folyamatot?..."

"...A komolyabb mérések

elkezdéséig az általános elképzelés szerint a villámok

is csak „szokásos” kisülések voltak, legföljebb

nagyobbak annál, mint amelyeket a laboratóriumban

tudnak gyártani..."

"...villámlással egyidôben

nagyenergiájú Röntgen- és gammasugárzás is

föllép [13]. Mivel ehhez még a legnagyobb kisülések

energiája sem elegendô, rögtön adódott a kozmikus

részecskék hatásának ötlete: ha feltételezzük, hogy

töltött kozmikus részecskék segítségével jön létre a

villámok ionizált csatornája, akkor ez megmagyarázza a

térerôsség-problémát is, a villámláskor észlelt nagyenergiás

sugárzással együtt. Innen pedig kézenfekvô,

hogy megnézzük a globális villámaktivitás és kozmikus

részecskefluxus esetleges kapcsolatát..."

De ez még csak elmélet, komoly bizonyíték nincs mellette, viszont sok mindent megmagyarázna.

Szoval az elmélet szerint mind a felhőképződésben mind a villám létrejöttében a kozmikus sugárzás a ludas.

Röviden a kérdésedre tehát, mérések alapján csak néhány száz kV/m feszültség van a villámban