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Comme tout le monde le sait, le paratonnerre est un dispositif utilisé pour protéger les bâtiments contre les coups de foudre. Nous pourrions penser qu’avec la protection du paratonnerre, la foudre s’éloigne et ne peut pas entrer en contact avec le bâtiment. Cependant, c’est une erreur. Dans cet article, nous allons brièvement présenter l’invention du paratonnerre et le principe de son fonctionnement.

L’invention du paratonnerre

Les paratonnerres modernes ont été inventés par le scientifique américain Franklin. Il pensait que la foudre était une sorte de décharge électrique. Pour le prouver, un jour d’orage en 1752, Franklin a pris le risque d’être frappé par la foudre : il a fait voler un cerf-volant muni de longs fils métalliques dans les nuages orageux, et a attaché un ensemble de clés en argent à l’extrémité du fil métallique. Lorsque la foudre a frappé, Franklin a approché sa main de la clé ; une gerbe d’étincelles électriques a été transmise à la clé, et sa main est devenue engourdie. Heureusement, la foudre transmise cette fois-ci était plus faible, et Franklin n’a pas été blessé. Franklin a donc imaginé que, si l’on plaçait un dispositif pointu sur un objet élevé, il serait possible de diriger la foudre vers le sol. Il a fixé une tige de fer fine de plusieurs mètres de longueur au sommet d’un bâtiment haut, a isolé la tige de fer du bâtiment à l’aide d’un isolant, puis a connecté l’extrémité inférieure de la tige de fer à un fil électrique, que l’on a ensuite fait descendre jusqu’au sol. Après des tests, ce dispositif — que Franklin a nommé paratonnerre — s’est avéré capable de jouer un rôle dans la protection contre la foudre.

Le principe de fonctionnement du paratonnerre

En réalité, le paratonnerre a pour rôle de diriger主动ment la foudre vers le sol.

À l’origine, les paratonnerres étaient conçus sous forme d’aiguille. Comme l’extrémité du paratonnerre est pointue, la pointe d’un conducteur accumule toujours la plus grande quantité de charge lors d’une induction électrostatique. Par conséquent, quand la foudre s’approche, le paratonnerre accumule la majeure partie de la charge. En même temps, le paratonnerre et la couche de nuages chargés forment un condensateur — c’est-à-dire un récipient capable de stocker de la charge électrique. En raison de sa forme pointue, la surface opposée des deux armatures de ce condensateur est petite, ce qui entraîne une capacité faible (c’est-à-dire qu’il ne peut stocker qu’une petite quantité de charge).

Puisque le paratonnerre accumule la majeure partie de la charge, quand la quantité de charge sur les nuages augmente, l’air entre le paratonnerre et la couche de nuages est facilement ionisé (dénaturé) et devient un conducteur de foudre. De cette manière, la couche de nuages chargés forme un chemin de conduction avec le paratonnerre. Le paratonnerre étant par ailleurs connecté au sol (mis à la terre), il peut diriger la charge des nuages vers le sol, de sorte qu’elle ne présente plus de danger pour le bâtiment haut, garantissant ainsi sa sécurité. On voit donc que l’effet de protection contre la foudre du paratonnerre réside dans le fait qu’il attire la foudre provenant de la zone qu’il protège, puis l’évacue en toute sécurité vers la terre par lui-même. C’est pourquoi on peut également l’appeler un dispositif de protection contre la foudre. En résumé, le paratonnerre a en réalité pour fonction de diriger主动ment la foudre vers le sol.