打雷時，插頭真的該拔掉嗎？
― 1公里外落雷，電線也會產生數萬伏特
答案是「打雷前就先拔」。雷就算沒打中自家，也可能弄壞家電。因為落在遠處的雷電，會透過電線傳到家裡。不過，電流傳來的路徑不只電線一條。
夏日傍晚，遠處雷聲隆隆。窗外一閃，過了一會兒才傳來轟隆巨響。看起來雷並沒有打中家裡。
但隔天早上，電視打不開了。連接電腦上網的機器，指示燈也熄滅不亮。聽說附近也有人家的電話同一天壞掉。
明明雷沒有打在家裡，為什麼家中的機器卻壞了呢？
雷電進入家中的路徑，有2條
雷電流在極短時間內可達數萬安培。周圍磁場急遽變化時，即使是遠處的電線也會產生電壓。電線越長，這個電壓就越大。
流入地面的電流會向四周擴散。這段期間，落雷點附近的地面會瞬間變成高電壓。天線或電話線等其他連接地面的線路，也會因此竄入電流。
不管哪一種，電流流動的時間都只有幾萬分之一秒。但對家電內部的精密零件來說，這已是綽綽有餘的時間。這種瞬間竄入家中的高電壓，稱為「雷擊突波」。
磁場急遽變化，遠處電線也會產生電壓
電流流動時，周圍會產生肉眼看不見的磁場——就是能讓指南針轉動的那種力場。雷電流會在僅僅數百萬分之一秒內，暴增到數萬安培。這麼一來，周圍磁場也會以驚人速度增強。
重點在於磁場的「變化」。當穿過電線所圍成範圍的磁場改變時，電線就會產生電壓，這稱為「電磁感應」。原理和腳踏車車燈的發電機、手機的無線充電相同。
請看圖1左側。虛線圈是雷電周圍的磁場。向右延伸的電線，與地面之間形成一大片面積。橫跨電線杆之間好幾百公尺的電線，這片面積會非常大，能接收到的磁場變化也隨之增大。
最容易壞的，是有2個入口的家電
電視同時連接著插座電線和屋頂天線的線路。電腦或上網用的機器，也連接著插座和通訊線路2條線。家用電話的主機也一樣。
打雷時，這2條線的電壓不會同時升高一樣的幅度。一條電壓來自遠處的電線杆，另一條來自屋頂或地面，各自帶著不同高度的電壓。於是，這2條線之間的電壓差，就會直接貫穿家電內部。原本絕不會有電流流過的路徑，瞬間出現了巨大電流。
所以光拔插座的插頭並不夠。連天線線路、通訊或電話線路也一起拔掉，入口才算真正關閉。
斷路器內部切斷電流的接點縫隙，據稱只有幾公釐左右。高達數萬伏特的雷擊突波，有時會以火花跳過這道縫隙。而且天線或通訊線路根本不經過斷路器。確實有效的做法，就是直接拔掉家電的插頭。
內建能把雷擊突波導向地面的零件的延長線，據稱對較弱的雷擊突波確實有效。不過，無法完全防禦附近的強力落雷。這類零件每次承受突波都會受損，用了好幾年的產品，防護力可能已經下降。
那麼，該怎麼做才好？
- 在聽到雷聲之前，先拔掉重要家電的插頭氣象預報若出現「大氣狀態不穩定」，當天就要提前處理。
- 天線線路、通訊線路也一併拔除有2個入口的電視、電腦、家用電話尤其要注意。
- 雷聲在頭頂響起時，不要靠近電線或電話機放棄拔插頭，待在房間中央等待即可。
雷聲在附近響起時，不要碰觸插座、金屬管線，或連著電話線的電話機。因為電線和管線正是雷擊突波的必經之路。在戶外的人，要立刻躲進建築物或車內。家電壞了可以再買，但身體不行。如果發現有人被雷擊中，請立刻撥打119通報。
總結
雷電就算沒有直接打中家裡，也可能竄入家中。一條路徑是急遽變化的磁場讓長電線產生電壓；另一條是地面本身電壓升高，從天線或通訊線路竄入。有2個入口的家電特別容易壞，所以連插頭帶線路一起拔掉才最保險。
雷電就算離落雷點1公里遠，也會沿著電線傳過來。
所以要拔插頭，不是「打雷後」，而是「打雷前」。
關於雷擊如何跳向樹木或人的原理，請看「打雷時，為什麼不能躲在樹下？」；一次雷擊的能量究竟有多大，請看「一次雷擊的能量，可以供應多少家庭用電？」。
- 把電池驅動的小型收音機，調到AM頻道中沒有電台、只有雜訊的頻率。
- 在遠處打雷的日子聽，每次閃光時都會傳來「嘎」一聲雜訊。這正是雷電流每次變化時，收音機內部天線產生電壓的證據。
- 就算不是打雷天，也可以把收音機放在電燈開關附近，開關燈試試看。電流急遽變化的瞬間，有時也會出現類似的雜訊。
在打雷天確認時，請務必在遠離窗戶的室內進行。切勿跑到室外，或是伸長天線站在窗邊。
想知道更多 ― 用語、公式與教科書的連結從國中理化到大學專業科目，明確標示是哪個程度的內容
- 國中國中理化課程範圍
- 高中高中「物理」課程範圍
- 高中＋高中進階內容，或教科書專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（電磁學、電力工程）的內容
- 研究大學也還未當作「定論」教授、目前研究者仍在探究中的內容
國中用語：這個現象是有名字的
- 電磁感應：穿過線圈或電線圍成範圍的磁場改變時，電線會產生電壓的現象。正是發電機的原理。
- 雷擊突波：因雷擊而竄入電線或通訊線路，僅持續極短時間的高電壓、高電流。
- 感應雷：並非直接落雷（直擊雷），而是因附近落雷的電磁感應等原因，在電線上產生的雷擊突波。家電受害多半屬於這一類。
國中高中用公式確認：1公里外落雷，電線會產生多少電壓？
來估算一下，筆直的雷電流會讓1公里外電線下方所圍成的面積內磁場，變化得多急遽。假設電線長1公里、離地10公尺，磁場穿過這段之間形成的長方形面積。
| 用符號寫 | V ＝ ( μ0 ÷ 2π ) × ( S ÷ r ) × ( ΔI ÷ Δt ) |
| 用文字寫 | 產生的電壓 ＝ 磁場常數 ×（電線圍成的面積 ÷ 與雷擊的距離）×（電流變化的速度） |
| 公式從何而來 | 結合了筆直電流產生的磁場強度（與距離成反比），以及「穿過某面積的磁場變化速度即為電壓」這條法拉第電磁感應定律 |
| 符號 μ0 ÷ 2π（磁場常數，單位為 伏特・秒 ÷ 安培 ÷ 公尺） | 0.0000002 |
| 符號 ΔI：雷電流的上升幅度（常見大小的估計值） | 30000 安培 |
| 符號 Δt：達到該電流所需時間 | 0.000003 秒（三百萬分之三秒） |
| 電線的長度與高度 | 1000 公尺與10公尺 |
| 符號 r：與雷擊的距離 | 1000 公尺 |
| 電線圍成的面積 S | 1000 × 10 ＝ 10000 平方公尺 |
| 面積 ÷ 距離 | 10000 ÷ 1000 ＝ 10 公尺 |
| 電流的變化速度（每秒） | 30000 ÷ 0.000003 ＝ 10000000000 安培 |
| （面積 ÷ 距離）× 變化速度 | 10 × 10000000000 ＝ 100000000000 |
| 乘上磁場常數，得電壓 V | 0.0000002 × 100000000000 ＝ 20000 伏特 |
| 相當於家用插座（100伏特）的幾倍 | 20000 ÷ 100 ＝ 200 倍 |
即使是1公里外的落雷，長電線也會瞬間產生約2萬伏特的電壓，這是計算的結果。實際的感應雷據稱也可達數千至數萬伏特。相對地，如果只算家中內部配線（圍成面積約10平方公尺），面積只有千分之一，電壓也只會停留在20伏特左右。破壞家電的電壓，並非來自家中，而是由屋外的長電線所匯集而來。
高中高中＋決定電壓的關鍵，是「變化速度」而非「電流大小」
高中根據法拉第電磁感應定律，產生的電壓取決於磁通量（穿過某面積的磁場量）的「變化速度」。同樣是3萬安培，如果花1秒鐘才增加到這個數值，產生的電壓會不到百萬分之一。雷電之所以特別，比起電流大小，更在於它上升的速度。
高中＋路徑②的地面電壓，也能用簡單的形式來估算。假設電流以半球狀向外擴散，距落雷點r的地面電壓即為 ρI ÷ 2πr（ρ為土壤電阻率）。電壓與距離成反比，所以只要天線的接地點與電線杆的接地點相隔一定距離，其電壓差就會施加在家電上。
大學實際的電線並非「剛好一個線圈」
實際計算感應雷時，會把電線細分成許多小段，同時求解每段產生的電壓，以及沿電線傳播的波。雷擊路徑產生的電磁場計算，會使用畢奧－沙伐定律的擴展版本，而與電線之間的耦合，則用稱為阿格拉瓦爾模型或拉斯克模型的方法來處理。沿電線傳播的波，則用分布常數電路的「傳輸線方程式」求解。
📖 公式推導及更深入內容：電磁感應（維基百科・日文版） ／ 畢奧－沙伐定律（維基百科・日文版）
研究目前仍未完全釐清的事
- 雷電流的「波形」每次都不同。據稱上升速度在首次放電與沿同一路徑接續的後續放電之間，會有很大差異。該以哪種波形為前提來保護設備，目前仍在持續觀測中不斷修正。
- 冬季雷與夏季雷性質不同。日本海側的冬季雷，據稱多為向上延伸的放電，電流持續時間可能較長。這類雷電對電線造成的影響，目前仍在研究中。
- 家中電流的路徑。實際住家中，電源、天線、通訊、水管等線路複雜地相互連接。事後要查明電流從哪裡進、哪裡出，據稱即使是專家也很困難。
也就是說，本文內容也只是「目前已知範圍內」的說明。上述計算，只是幫助理解機制的粗略估算。
與教科書的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化二年級「電流與磁場」「電磁感應」 | 電流周圍的磁場、磁場變化產生電壓 |
| 高中 | 物理「電磁感應」「直線電流產生的磁場」 | 用公式確認，變化速度決定電壓 |
| 高中＋ | 物理（進階）電位與電阻率 | 地面電壓的估算 |
| 大學 | 電磁學・電力工程（雷擊突波、傳輸線） | 實際感應雷的計算方法 |
| 研究 | 雷電觀測與電力・通訊設備的防雷對策 | 電流波形、冬季雷、家中的電流路徑 |
| ― | 與生活的連結 | 插頭與天線線路、通訊線路要在「打雷前」拔掉的判斷 |
- 日本氣象廳「如何保護自身免於雷擊」（宣傳單・解說頁面）(気象庁「雷から身を守るには」)
- 電氣學會 編《雷與高度資訊化社會》（電氣學會）(電気学会編『雷と高度情報化社会』)
- V. A. Rakov, M. A. Uman, Lightning: Physics and Effects, Cambridge University Press
- 維基百科「電磁感應」（日文版）
※本文為大眾科學解說。文中數值僅為幫助理解原理的參考估算值。雷雨接近時，請依氣象廳的雷雨特報，以及消防、地方政府等指示行動。