在雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针针头是尖的,所以静电感应时,导体尖端总是聚集了最多的电荷。
这样,避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器,由于它较尖,即这个电容器的两极板正对面积很小,电容也就很小,也就是说它所能容纳的电荷很少。
而它又聚集了大部分电荷,所以,当云层上电荷较多时,避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿,成为导体。
这样,带电云层与避雷针形成通路,而避雷针又是接地的,避雷针就可以把云层上的电荷导入大地,使其不对高层建筑构成危险,保证了它的安全。
按我国统计的雷电流幅值最大约为300 kA,其对应的雷击高度为408 m。取雷击定位高度为400m,可得出不同高度避雷针的保护区和散击区的地表半径见表1。
我国旧式民房一般高度在10 m以下,避雷带和避雷网的高度与房高相同,安装的短针防雷其高度为1~2 m,它们引起的散击现象不明显;高耸建筑物和高架避雷针引雷招致雷击率增高和存在散击区。
我国防雷学者历来不主张用高架避雷针保护建筑物,主张用屋顶短针和避雷带防雷就是考虑了既能发挥它的引雷作用,又避免增加散雷区。
扩展资料:
一、作用
常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成,即接闪器、引下线和接地体;接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。
以避雷针作为接闪器的防雷电原理是:避雷针通过导线接入地下,与地面形成等电位差,利用自身的高度,使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变,开始电离并下行先导放电。
避雷针在强电场作用下产生尖端放电,形成向上先导放电;两者会合形成雷电通路,随之泻入大地,达到避雷效果。
实际上,避雷针是引雷针,可将周围的雷电引来并提前放电,将雷电电流通过自身的接地导体传向地面,避免保护对象直接遭雷击。
二、辨析
避雷线是铁质的,避雷针是铜质(也可以是银质的),避雷针顶端向天,避雷线连接避雷网埋地,避雷线连接避雷针,雷雨季节,雷电从天空从避雷针进入避雷线直至埋地的避雷网,是消除雷击保护建筑物或仪器的设施。
大都用于建筑,变压器电线竿,机房,发射架等。避雷线分圆截面和扁截面两大类型。接复层金属包基体金属的不同分为:铅包钢、铅包铜、铜包钢、铅包钢避雷线。
避雷针用于高层建筑、烟囱或油罐上。下引可用避雷线连接。避雷针由针体及安装类别结构件组成。针类采用不锈钢;针体须用铜包钢圆棒或钢管为基材 。
避雷带是指沿屋脊、山墙、通风管道以及平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线。当屋顶面积很大时,采用避雷网。
它是为了保护建筑的表层不被击坏,避雷网和避雷带宜采用镀锌圆钢或扁钢,应优先选用圆钢,其直径不应小于8mm,扁钢宽度不应小于12mm,厚度不应小于4mm。
参考资料:
在世界各地,处处可见避雷针的踪迹。楼层、厂房、烟囱、火箭航天器发射塔、卫星天线等的顶部高高地耸立着一根,甚至几根金属杆,那就是避雷针。
我国古建筑物中的宝塔,有些用铁链从塔顶引下,末端埋入水井中,这样的宝塔很少被雷击毁。中世纪,欧洲许多教堂的尖顶由于高耸于云端,常常是雷击的目标。但也有个别的高大建筑却能幸存下来。如有一座大教堂,以镀金的金属覆盖了教堂的圆顶,圆顶四周又竖起了一些尖头长铁棒。金属圆顶通过泄水铁管与地面的铁制下水槽相连。这些古建筑完整地保存下来,当年人们并不清楚其中的道理。只有在科学发展之后,人们才揭示出它们为什么未被雷击毁之谜。
1752年,富兰克林创制了世界上第一根避雷针。不久即在美国推广使用,随后英国从1762年,德国从1769年也开始陆续使用了避雷针。
避雷针为什么能避雷呢?
有人认为,避雷针在雷雨云的感应下产生尖端放电,能中和掉雷雨云中所带的电荷,从而避免发生雷击。也有人认为,避雷针是吸引闪电电流,并把它导入地下。我们必须弄清楚哪一种说法是正确的,才能设计避雷针,有效地避免雷击。
实验测量表明,避雷针在雷雨云的电场作用下所释放的电量是微不足道的。一根避雷针的尖端放电电流一般只有几个微安,而一次中等的雷击能释放大约25~30库仓的电量。这相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量。
富兰克林指出,避雷针在雷暴期间的放电电流太小了,它的作用是把闪电引向自身,并沿着它流入大地,不让闪电电流窜到建筑物的各部分去。
避雷装置一般地由接闪器、引下线和接地体三部分组成。避雷针只是接闪器的一种形式,是吸引闪电电流的金属导体,然后通过引下线把闪电电流引到接地体上。接地体是埋设在地下的导体,它可把闪电电流泄放到大地中去。
避雷针对于保护建筑物是很有益的,从安全角度看,最好对所有建筑物都进行防雷。高大的建筑物较易受雷击,然而,据国外一份资料统计,低矮民房受雷击的事例还是不少的,美国每年平均有2000多户民房遭雷击。为此,对一般居民来说普及有关防雷的知识还是很必要的。
安装避雷装置,要遵守下列主要原则。避雷针必须高于一切被它保护的建筑物。装置的各部分连接要牢靠,应采用电焊或气焊,不许采用绑接和锡焊。如果避雷装置接地下不好或安装不合规格,那么被它吸引的闪电电流就可能流窜到建筑物的其它部分,从而造成破坏。现代建筑就采用一种新的既经济又安全的防雷设施,称之为"暗装笼式避雷网"。把建筑物中的金属结构沿钢筋连成一整体,构成一个大型金属网笼。这种笼式避雷网既起屏蔽作用,又充当引下线,是一种更加经济、美观的安全的防雷方式。你到大街上转一转,可看到很多新楼的屋顶上不再有高耸的金属杆和引下线了,那就是因为它们已用上笼式避雷网了。屋顶的各种金属物都用导体连到笼式避雷网上。在屋顶四周还应布设一条金属带,称避雷带,把它与避雷网接上。
安装了避雷装置的建筑物是否就万无一失不遭雷击了呢?那不一定。有些高大建筑物虽安装了避雷装置,但因接地线断裂等原因而"有形无用"了。可见要确保避雷装置发挥效能,不但要正确设计、正确安装,还要经常保养,使它经常处于良好状态,这样一般就可免受雷害了。这里我们对读者提出一个忠告:一定要重视科学,不要轻视避雷技术各种环节的科学原理。更不可自以为是地自行安装避雷针,那是危险的,弄不好,反而会"引雷入室",反倒遭了雷击灾祸,这种事例不少。科学是马虎不得的,对雷电不能存侥幸心里。黄岛特大火灾就是一具惨痛教训。
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避雷针实际上是引雷针(接闪器),当某处设置避雷针后,会把周边的雷引导到此处入地,这样就可以起到保护作用。
简单点说,雷击高处,避雷针应比周围要保护的物、设备等都要高,让雷优先打在避雷针上,将雷电流导入地下。
如果避雷针随意安装,不符合规范,效果可能适得其反,甚至成为雷击重灾区。因此,为了避免悲剧发生,安装避雷针前,务必请专业的防雷设计施工单位做好前期规划设计,选用专业厂家生产的避雷针,在农村安装时,位置最好避开人口稠密区。