Question

为什么避雷针能避雷

Answer 1

　　为什么避雷针能避雷

　　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。

　　建筑物和种种重要设施的行之有效的避雷措施——避雷针是美国科学家富兰克林发明的。他用科学实验证明了闪电就是静电高压放电，之后避雷针防雷的技术也就有了科学的基础。200年来人们的长期实践，进一步证明了避雷针是可靠的。

　　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。