雷雨天气中的避雷针真的避开了雷吗?

避雷针真的如名字一般,可以避开雷电吗?不,避雷针实际上是一根引雷针!!!

相信大家对雷击并不陌生,雷雨天气,一道道雷电自高空倾泻而下,气势恢宏。一些大树被雷电击中,四分五裂;一些房子被雷劈中,碎裂倒塌;甚至一些人不幸被雷电击中,危及生命。面对能量爆发的雷电,高层建筑以及一些珍贵的树木们,并不是独自在战斗,一根根避雷针在为它们冲锋陷阵。 避雷针以一己之身吸引雷电,宁愿自己挨劈也要护它物的周全。

雷雨天气中的避雷针真的避开了雷吗?

避雷针的发明

实际上,在中国很早就有了类似于避雷针的装置。以前,中国建筑的屋脊两头会装置两个龙头,龙的舌头或者触须是由一根接地的金属线制作而成,起着防雷的作用。这种装置已经具有了现代避雷针的形态。

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现代的避雷针之父是美国科学家——富兰克林(发明人),就是那个为了验证雷电是一种放电现象,而在雷雨天气,把系着长长金属丝的风筝放到天上的人。雷电发生时,富兰克林用手靠近系在金属丝末端的银质钥匙,放出了靓丽的火花,从而验证了雷电的放电现象。正是他的大胆实验让我们对雷电有了更深入的认识,同时也为避雷针的出世埋下了种子。当然,我们千万不要去尝试这种危险的实验操作,不然就会像俄国著名的电学家利赫曼一样为雷电的科学研究事业献身。

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避雷针的构造

避雷针整体是由三部分组成:接闪器、接地导线、接地电极。。因此,避雷针在选材上还是有一些讲究的。

  • 接闪器是一根实实在在的超大号金属针。一般要求选用镀锌的钢管或者圆钢。但是,理论上只要是能够导电的金属都可以作为接闪器,但是要符合国家标准要求的最小截面和厚度。
  • 接地导线与接闪器连接,是一根有一定直径且电阻较小(据情况而定,不超过30欧姆)的金属导线,一般是铜线,外面包裹着一层牢固的保护层。
  • 接地电极是一块埋在地下深处,且与接地导线连接的金属板或者其他形状的金属。而且安装位置还要尽量选择土壤电阻率小的地方,从而避免电阻过大,大量放热,烧毁避雷设备。

这三部分是避雷针发挥能力的关键结构,只有自上而下完整的连接起来,才能发挥它的避雷效果。

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避雷针的原理

关于避雷针的原理我们首先要了解一下雷电的形成原理和尖端放电的原理

  • 雷电一般产生于对流旺盛的积雨云中,云的上部以正电荷为主,下部以负电荷为主。因此,在云的上下之间便形成了电位差。当电位差达到一定程度后,就会产生放电,这就是我们常见的闪电现像。
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  • 尖端放电是指:在强电场的作用下,物体尖锐部分会积聚大量的电荷,从而发生的一种放电现象。
雷雨天气中的避雷针真的避开了雷吗?

雷雨天气高楼上空出现带电云层时,避雷针顶部会产生大量的与云层电荷相反的感应电荷。根据尖端放电的特点:导体表面越尖锐的地方,尖端放电效应越强。因此,避雷针的尖端聚集着最多的电荷,具有最强的尖端放电效应。

这时,避雷针的针尖与带电云层之间会形成一个可以容纳电荷的微小电容器。微小的电容器能够容纳的电荷有限,当云层聚集的电荷足够多时,避雷针与云层之间的空气就会被电离击穿,成为导体,从而在带电云层和避雷针之间形成通路。云层上的大量静电由避雷针通过导线直接融入大地母亲的怀抱。从而避免了建筑物遭受雷击。

因此,避雷针实际上一根引雷针。在使用过程中必须保证整体连接没有任何问题。否则,避雷针就会变成真正意义上的引雷针,仅仅引雷而不避雷。

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避雷针的种类

时代在发展,科学技术在进步,避雷针也在进化。根据不同的避雷物体以及不同的避雷需要,逐渐发展出了富兰克林避雷针、优化避雷针以及提前放电避雷针等不同种类。实际安装使用时,可以根据不同的需要,让专业从业人员进行安装,并定期进行检查和养护。

总之,避雷针实际工作过程是把雷引向自己,以自己为导体,把雷电的电荷传输给大地,从而保护建筑树木等。

本文参加【科学V计划】,内容为作者原创。


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