结合桥梁防雷的实际场景,用水流 + 水压的生活化比喻讲清电流、电压的关系和危害,再用大海 / 蓄水池的比喻说透大地吸收雷电的核心逻辑,(贴合桥梁上的人、弱电设备、钢结构 / 钢筋结构的危害)。
先搞懂核心关系:电流和电压,就像水流和水压。
电压是电流的 “推动力”,没有电压,电流就动不起来;就像没有水压,水管里的水就不会流。
电压(U):相当于水压高低,决定 “电能不能流起来、能流多远、能不能击穿阻碍”;
电流(I):相当于水流大小,决定 “流动的电有多少,能造成多大的实际破坏”。
两者是配合起来产生危害的,单独的高电压(没电流)或大电流(没电压)都造不成实质伤害,比如静电有上万伏高压,但电流只有一点点,顶多麻一下;而雷电是上亿伏高压 + 几十万安培大电流,两者叠加,才会有毁灭性危害。
一、通俗理解电流、电压的危害(分 3 类:对人、对桥梁弱电设备、对桥梁结构)
危害的核心:电压负责 “突破阻碍、推开电门”,电流负责 “实际搞破坏”,针对桥梁上的人、监控 / 信号灯等设备、钢筋 / 钢结构,危害各有侧重,也是桥梁防雷要重点防的三类伤害。
1. 对人 / 车上人员的危害:电流过身 + 电压产生的 “跨步 / 接触电压”
电流的直接伤害:只要有几十毫安的小电流通过人体,就会破坏心脏的神经节律,导致心跳骤停;电流过身体还会产生热效应,灼伤皮肤、烧坏内脏,这是触电致死的核心原因。
而雷电的几十万安培电流,一旦直接劈到人,瞬间就会烧成焦炭。
电压的间接伤害:高电压会在地面 / 金属件上形成高低电位差(就是之前讲的跨步电压、接触电压)。
比如雷电流传到桥面,桥面不同位置电压不一样,人两脚踩在不同电压点,电压就会 “推” 着电流从一脚进、一脚出,形成跨步电压;手摸到高电压的栏杆 / 监控立柱,电压推电流从手进、身体出,形成接触电压。
只要电压差超过 36V(人体安全电压),就会产生足以伤人的电流,雷电的高压能形成上百伏甚至千伏的电位差,一碰就伤。
2. 对桥梁弱电设备的危害:电压击穿绝缘,电流烧坏核心
桥梁上的监控、信号灯、配电箱、路灯这些设备,本质和家里的手机、电视一样,是精密弱电元件,扛不住一点高压和大电流,也是防雷中最容易坏的部分:
电压的 “击穿” 伤害:设备的电线、主板都有塑料 / 橡胶绝缘层,就像水管的塑料管壁,普通 220V 电压穿不透,但雷电的上亿伏高压,能轻松击穿绝缘层(就像超高水压撑破水管壁),让高压直接接触到设备的金属主板。
电流的 “烧毁” 伤害:绝缘层被击穿后,电压就会推着大电流冲进设备,元件的细导线 / 芯片扛不住大电流,瞬间产生大量热,烧断线路、熔毁芯片,设备直接报废(这就是常说的 “被雷劈坏了”,其实大多是被雷的浪涌电压 / 电流烧的)。
3. 对桥梁主体结构的危害:大电流产热烧蚀,高压放电击坏构件
桥梁的钢筋混凝土结构、钢结构,本身导电但不怕小电流,却扛不住雷电的超大电流和超高电压:
钢结构 / 钢筋的热效应伤害:雷电大电流通过钢箱梁、桥墩钢筋时,会在瞬间产生巨大的热量(就像电线短路会烧红一样),烧蚀钢结构的焊接缝、钢筋的搭接处,导致结构强度下降;如果电流集中在一个小节点,甚至会把钢件熔成小洞,破坏桥梁结构。
高压的放电伤害:超高电压会在桥梁结构的缝隙 / 断开处(比如伸缩缝、钢结构拼接缝)产生电弧放电(就像冬天脱毛衣的电火花,只是放大了上亿倍),电弧的高温会烧坏缝隙处的防腐层、止水带,还会烧蚀混凝土,导致钢筋外露生锈,影响桥梁耐久性。
二、为什么大地能轻松吸收雷电?核心 3 点,把大地比作无限大的 “零电位蓄水池”
雷电的电流再大(几十万安培)、电压再高(上亿伏),到了大地面前都像 “一滴水进大海”,根本翻不起浪花,核心原因就在于大地的三个 “天然属性”,也是它能成为所有防雷接地最终归宿的关键,结合桥梁接地的桩基 / 接地极来理解,会更贴合工程实际:
1. 大地是天然的 “零电位最低点”,电会像水一样往 “低处” 流
电压的本质是电位差,电只会从高电位往低电位跑,就像水只会从高处往低处流。
而大地是我们人为规定的 **“零电位参考点”**(没有任何电位差),是电的 “最低处”。雷电的上亿伏高压属于超高电位,只要给它一条通路(桥梁的引下线 + 接地装置),它就会拼命往大地这个 “零电位低处” 跑,根本不会停留在桥梁上。
2. 大地是超大号的良导体,能让电顺畅流散,不会被 “堵住”
很多人觉得大地是土,不导电,其实这是误区:大地里含有大量的水分、矿物质、盐分(哪怕是干土,深层也有地下水),这些都是导电的 “介质”,让大地成为一个整体的、超大的导体。
就像一根细水管流不动大水,但大地这个 “超大水管”,再大的雷电流流进去,都能顺畅通过,不会被 “堵住”。
而桥梁防雷中做的桩基接地网、人工接地极,就是把雷电流 “接进” 大地的 “进水口”,软土地质加铜包钢接地极,就是把 “进水口” 拓宽,让电流流得更顺畅。
3. 大地的体积无限大,能无限 “容纳” 雷电流,不会被 “灌满”
雷电的电流看似巨大,但相对于整个地球的体积来说,就是九牛一毛—— 几十万安培的雷电流,分散到地球的土壤、岩石、地下水中,瞬间就会被稀释成几乎可以忽略的微小电流,根本不会在大地中堆积,也不会让大地的电位升高。
这就像往大海里倒一杯水,大海的水位不会有任何变化;往蓄水池里倒一桶水,蓄水池也不会满。
大地就是这个 “无限大的蓄水池”,不管多少雷电电流流进来,都能轻松 “消化”,不会有任何反冲。
三、结合桥梁防雷,补一个关键点:为什么要做接地网 / 接地极,而不是直接把钢筋插土里?
既然大地能吸收雷电,为什么桥梁防雷还要做桩基接地网、在软土地质加人工接地极?
核心原因是:桥梁的桩基 / 接地极是为了让雷电流 “零距离接触大地”,降低 “电流进大地的阻力”。
如果只是把单根钢筋插土里,钢筋和大地的接触面积小,电流流进去的阻力大(就是专业说的 “接地电阻大”),雷电流会在钢筋和大地的接触处堆积,产生高压,反而会返上来伤害桥梁;
而桩基接地网是把多根桩基钢筋、承台钢筋焊接成网,人工接地极是往地下插多根角钢,都是为了扩大和大地的接触面积,让雷电流能从多个 “进水口” 同时流进大地,阻力降到最低(接地电阻≤4Ω),保证电流瞬间散流,不会堆积。
简单总结:
电流是搞破坏的实际凶手,电压是推电流动的幕后推手,两者配合才会有触电、烧设备、毁结构的危害;
大地能吸收雷电,因为它是零电位最低点、超大导体、无限大蓄水池,电往低处流,流进去就被无限稀释;
桥梁防雷的接地装置,就是给雷电流修了一条从桥梁到大地的 “无障碍通路”,让雷电流能最快、最顺畅地进大地,不留在桥上搞破坏。
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