＂避雷針＂的物理原理

＂避雷針＂的物理原理：

建筑物和種種重要設(shè)施的行之有效的避雷措施──避雷針是美國(guó)科學(xué)家富蘭克林發(fā)明的。他用科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了閃電就是靜電高壓放電，之后避雷針?lè)览椎募夹g(shù)也就有了科學(xué)的基礎(chǔ)。200年來(lái)人們的長(zhǎng)期實(shí)踐，進(jìn)一步證明了避雷針是可靠的。

　　在世界各地，處處可見(jiàn)避雷針的蹤跡。樓層、廠房、煙囪、火箭航天器發(fā)射塔、衛(wèi)星天線(xiàn)等的頂部高高地聳立著一根，甚至幾根金屬桿，那就是避雷針。

　　我國(guó)古建筑物中的寶塔，有些用鐵鏈從塔頂引下，末端埋入水井中，這樣的寶塔很少被雷擊毀。中世紀(jì)，歐洲許多教堂的尖頂由于高聳于云端，常常是雷擊的目標(biāo)。但也有個(gè)別的高大建筑卻能幸存下來(lái)。如有一座大教堂，以鍍金的金屬覆蓋了教堂的圓頂，圓頂四周又豎起了一些尖頭長(zhǎng)鐵棒。金屬圓頂通過(guò)泄水鐵管與地面的鐵制下水槽相連。這些古建筑完整地保存下來(lái)，當(dāng)年人們并不清楚其中的道理。只有在科學(xué)發(fā)展之后，人們才揭示出它們?yōu)槭裁次幢焕讚魵еi。

　　1752年，富蘭克林創(chuàng)制了世界上第1根避雷針。不久即在美國(guó)推廣使用，隨后英國(guó)從1762年，德國(guó)從1769年也開(kāi)始陸續(xù)使用了避雷針。

　　避雷針為什么能避雷呢？有人認(rèn)為，避雷針在雷雨云的感應(yīng)下產(chǎn)生尖端放電，能中和掉雷雨云中所帶的電荷，從而避免發(fā)生雷擊。也有人認(rèn)為，避雷針是吸引閃電電流，并把它導(dǎo)入地下。我們必須弄清楚哪一種說(shuō)法是正確的，才能設(shè)計(jì)避雷針，有效地避免雷擊。

　　實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明，避雷針在雷雨云的電場(chǎng)作用下所釋放的電量是微不足道的。一根避雷針的尖端放電電流一般只有幾個(gè)微安，而一次中等的雷擊能釋放大約25～30庫(kù)倉(cāng)的電量。這相當(dāng)于幾千根避雷針在幾十分鐘內(nèi)放電的總電量。

　　富蘭克林指出，避雷針在雷暴期間的放電電流太小了，它的作用是把閃電引向自身，并沿著它流入大地，不讓閃電電流竄到建筑物的各部分去。

　　避雷裝置一般地由接閃器、引下線(xiàn)和接地體三部分組成。避雷針只是接閃器的一種形式，是吸引閃電電流的金屬導(dǎo)體，然后通過(guò)引下線(xiàn)把閃電電流引到接地體上。接地體是埋設(shè)在地下的導(dǎo)體，它可把閃電電流泄放到大地中去。

　　避雷針對(duì)于保護(hù)建筑物是很有益的，從安全角度看，最好對(duì)所有建筑物都進(jìn)行防雷。高大的建筑物較易受雷擊，然而，據(jù)國(guó)外一份資料統(tǒng)計(jì)，低矮民房受雷擊的事例還是不少的，美國(guó)每年平均有2000多戶(hù)民房遭雷擊。為此，對(duì)一般居民來(lái)說(shuō)普及有關(guān)防雷的知識(shí)還是很必要的。

　　安裝避雷裝置，要遵守下列主要原則。避雷針必須高于一切被它保護(hù)的建筑物。裝置的各部分連接要牢靠，應(yīng)采用電焊或氣焊，不許采用綁接和錫焊。如果避雷裝置接地下不好或安裝不合規(guī)格，那么被它吸引的閃電電流就可能流竄到建筑物的其它部分，從而造成破壞。現(xiàn)代建筑就采用一種新的既經(jīng)濟(jì)又安全的防雷設(shè)施，稱(chēng)之為暗裝籠式避雷網(wǎng)。把建筑物中的金屬結(jié)構(gòu)沿鋼筋連成一整體，構(gòu)成一個(gè)大型金屬網(wǎng)籠。這種籠式避雷網(wǎng)既起屏蔽作用，又充當(dāng)引下線(xiàn)，是一種更加經(jīng)濟(jì)、美觀的安全的防雷方式。你到大街上轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，可看到很多新樓的屋頂上不再有高聳的金屬桿和引下線(xiàn)了，那就是因?yàn)樗鼈円延蒙匣\式避雷網(wǎng)了。屋頂?shù)母鞣N金屬物都用導(dǎo)體連到籠式避雷網(wǎng)上。在屋頂四周還應(yīng)布設(shè)一條金屬帶，稱(chēng)避雷帶，把它與避雷網(wǎng)接上。

安裝了避雷裝置的建筑物是否就萬(wàn)無(wú)一失不遭雷擊了呢？那不一定。有些高大建筑物雖安裝了避雷裝置，但因接地線(xiàn)斷裂等原因而“有形無(wú)用”了?？梢?jiàn)要確保避雷裝置發(fā)揮效能，不但要正確設(shè)計(jì)、正確安裝，還要經(jīng)常保養(yǎng)，使它經(jīng)常處于良好狀態(tài)，這樣一般就可免受雷害了。