Tímto pokusem je demonstrována funkce bleskojistky.
Bleskojistka plní funkci ochrany proti přepětí v elektrickém vedení, tj. např. proti důsledkům úderu blesku do vedení. Zamezuje tomu, aby se vysoké napětí („pík“, dosahuje hodnot až megavoltů, zatímco běžně je mezi vedením a zemí do 400 kilovoltů) zničilo transformátor nebo elektrické přístroje v domácnosti.
Pomůcky:
U jádro lístkové, krátké jádro, upínací zařízení, cívka 600 z, cívka 12 000 z, 2 Holtzovy svorky, spojovací vodiče, 2 dráty růžkové bleskojistky, svíčka, zápalky
Při demonstraci s reálnými pomůckami dbejte zvýšené opatrnosti - nebezpečí úrazu vysokým napětím!!!
Primární cívka transformátoru (U jádro, krátké jádro, primární cívka 600 z, sekundární cívka 12 000 z, upínací zařízení) je připojena k síti 230 V. Sekundární cívka transformátoru je spojena s Holtzovými svorkami, v nichž jsou upevněny dráty růžkové bleskojistky.
V sekundární cívce se indukuje vysoké napětí (U = (12 000 / 600)×230 V = 4 600 V), mezi růžky bleskojistky však nevznikne samostatný výboj.
Pozorujte, co se bude dít, když přiložíme ke spodním koncům bleskojistky hořící svíčku. Mezi dráty na nejužším místě vzniká výboj, který stoupá vlivem ohřátého vzduchu po drátech vzhůru, až dosáhne takové délky, že se přeruší.
Nesamostatný výboj jsme způsobili ionizací vzduchu plamenem svíčky.
Působením plamene se plyn ionizuje – některé jeho molekuly se rozštěpí na elektron a kladný ion. Plamen dodává elektronům energii potřebnou k jejich odtržení – tepelná ionizace. Pokud se ionizovaný plyn nachází v elektrickém poli mezi dvěma elektrodami, vznikne uspořádaný pohyb kladných iontů k záporně nabité katodě a záporných iontů a elektronů ke kladně nabité anodě, tj. vznikne elektrický proud. Tento elektrický proud v plynu, který se udržuje jen po dobu působení ionizátoru, se nazývá nesamostatný výboj.
Pokusem jsme předvedli výboj mezi růžky bleskojistky a zánik výboje.
Na rozdíl od reálné situace je výboj vyvolán ionizačním činidlem. V praxi bleskojistka vypadá tak, že jeden růžek je připojen k venkovnímu elektrickému vedení, druhý je uzemněn. Nejmenší vzdálenost mezi růžky je taková, že výboj při napětí sítě nenastane (viz pokus bez ionizačního činidla). Vznikne-li ve vedení vysoko-napěťový impuls, tj. udeří-li do vedení blesk (v pokusu jsme tento stav uměle navodili ionizací pomocí svíčky), vznikne mezi růžky bleskojistky výboj, kterým se náboj blesku odvede do země, napěťový impuls zanikne a výboj se přeruší.