為什麼高樓上要裝避雷針?

大家可能經常看到一些高樓上安裝有常常的管子,這就是避雷針。可是它真的能避免雷擊嗎?


唐代《炙轂子》一書在記載了這樣一件事:漢朝時柏梁殿遭到火災,一位巫師建議,將一塊魚尾形狀的銅瓦放在層頂上,就可以防止雷電所引起的天火。屋頂上所設置的魚尾開頭的瓦飾,實際上兼作避雷之用,可認為是現代避雷針的雛形。而早在以前,中國已經有了避雷針,一般以龍頭為裝飾,龍嘴裡有避雷針頭。

為什麼高樓上要裝避雷針?

這是我國最早記載的關於避雷針的典故。看來在古代人們就已經發現了避雷的重要性。

避雷針,又名防雷針,是用來保護建築物、高大樹木等避免雷擊的裝置。在被保護物頂端安裝一根接閃器,用符合規格導線與埋在地下的洩流地網連接起來。避雷針規格必須符合GB標準,每一個防雷類別需要的避雷針高度規格都不一樣。

當雷雲放電接近地面時它使地面電場發生畸變。在避雷針的頂端,形成局部電場集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。

為什麼高樓上要裝避雷針?

避雷針是以前的叫法,在中華人民共和國國家標準GB50057-2010《建築物防雷設計規範》中,已經放棄了這一稱呼,而代之以‘接閃杆’。接閃杆與接閃帶、接閃線、接閃網、用以接閃的金屬屋面、金屬構件等,統稱為接閃器;接閃器和引下線、接地裝置共同組成了建築物或構築物的外部防雷裝置,用以避免或減少閃電擊中建築物(構築物)上或其附近造成的物理損害和人身傷亡。

之所以將避雷針改名為接閃杆,是因為以前的名稱不科學,沒有反映出接閃杆的原理。避雷針剛剛出現在中國時,人們以為它可以避免房屋遭受雷擊,所以稱其為避雷針。但事實上,避雷針保護建築物的方式並不是避免房屋遭受雷擊,而是引雷上身,然後通過其引下線和接地裝置,將雷電流引入地下,從而起到保護建築物的作用。正因為這個原因,也有人建議將避雷針改名為引雷針,但總的來說,還是接閃杆這個名稱最為貼切。

為什麼高樓上要裝避雷針?

小時候大家可能都學過一篇文章講的就是避雷針的發明。

現代避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。富蘭克林認為閃電是一種放電現象。為了證明這一點,他在1752年7月的一個雷雨天,冒著被雷擊的危險,將一個繫著長長金屬導線的風箏放飛進雷雨雲中,在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當雷電發生時,富蘭克林手接近鑰匙,鑰匙上迸出一串電火花。手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱,富蘭克林沒有受傷。

在成功地進行了捕捉雷電的風箏實驗之後,富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產生的電的一致性時,他就從兩者的類比中作出過這樣的推測:既然人工產生的電能被尖端吸收,那麼閃電也能被尖端吸收。他由此設計了風箏實驗,而風箏實驗的成功反過來又證實了他的推測。他由此設想,若能在高物上安置一種尖端裝置,就有可能把雷電引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置:把一根數米長的細鐵棒固定在高大建築物的頂端,在鐵棒與建築物之間用絕緣體隔開。然後用一根導線與鐵棒底端連接。再將導線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經過試用,果然能起避雷的作用。避雷針的發明是早期電學研究中的第一個有重大應用價值的技術成果。

為什麼高樓上要裝避雷針?

工作原理:

在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷,由於避雷針針頭是尖的,所以靜電感應時,導體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣,避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器,由於它較尖,即這個電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體。這樣,帶電雲層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的,避雷針就可以把雲層上的電荷導入大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全。


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