基于電荷分布和電場(chǎng)原理(避雷針原理簡(jiǎn)述)
避雷針,又名引雷針、接閃桿,是用來(lái)保護(hù)建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。
它是真的能避雷嗎?首先我們要明確雷擊是加熱的過(guò)程。為什么是加熱后續(xù)闡述。
一、避雷針的歷史
唐代《炙轂子》記載:漢朝時(shí)柏梁殿遭到火災(zāi),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。
法國(guó)旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國(guó)新事》一書中記有。
中國(guó)屋脊兩頭,都有一個(gè)仰起的龍頭,龍口吐出曲折的金屬舌頭,伸向天空,舌根連結(jié)一根細(xì)的鐵絲,直通地下。
1752年7月的一個(gè)雷雨天,美國(guó)科學(xué)家富蘭克林用一個(gè)系著長(zhǎng)長(zhǎng)金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進(jìn)雷雨云中,捕捉到電流。
他由此設(shè)想,若能在建筑物上安置一種尖端裝置,就有可能把雷電引入地下。于是避雷針就誕生了。
二、避雷針的原理
發(fā)生雷電時(shí),避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷,由于避雷針針頭是尖的,所以靜電感應(yīng)時(shí),導(dǎo)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云層形成了一個(gè)電容器,由于它較尖,即這個(gè)電容器的兩極板正對(duì)面積很小,電容也就很小,也就是說(shuō)它所能容納的電荷很少。
電容器的原理后續(xù)我們會(huì)談到。而它又聚集了大部分電荷,所以,當(dāng)云層上電荷較多時(shí),避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導(dǎo)體。
這樣,帶電云層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的,避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地,使其不對(duì)高層建筑構(gòu)成危險(xiǎn),保證了它的安全。
三、避雷針名字的由來(lái)
避雷針剛剛出現(xiàn)在中國(guó)時(shí),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(shí)上,避雷針保護(hù)建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷擊,而是引雷上身,然后通過(guò)其引下線和接地裝置,將雷電流引入地下,從而起到保護(hù)建筑物的作用。
正因?yàn)檫@個(gè)原因,也有人建議將避雷針改名為引雷針,但總的來(lái)說(shuō),還是接閃桿這個(gè)名稱最為貼切。
接閃桿與接閃帶、接閃線、接閃網(wǎng)、用以接閃的金屬屋面、金屬構(gòu)件等,統(tǒng)稱為接閃器。
接閃器和引下線、接地裝置共同組成了建筑物或構(gòu)筑物的外部防雷裝置,用以避免或減少閃電擊中建筑物(構(gòu)筑物)上或其附近造成的物理?yè)p害和人身傷亡。
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