避雷針原理
在暴雨天氣,我們有時會—看到一些些參天小樹被雷電擊倒,而周圍的一些高塔、高樓等高層建筑卻安然無恙.這是哪些緣由呢?
這種參天小樹因為遭到帶大量電荷的云層的感應,也帶上大量電荷,積累的電荷過多時,樹就被擊潰.
在同樣倩況下,高層建筑安然無恙似乎要歸功于避雷針了.在許多高塔上都有于個金屬做的、狀如繡花針、針頭向下直立的東西,這就是避雷針.
這么,這狀如繡花針、貌不驚人的東西為何會有如此大的作用,能“避雷”呢?
雖然,避雷針應叫“引雷針”才合適.
在暴雨天氣,高樓上空出現帶電云層時,迅雷針和高樓底部都被感應上大量電荷,因為避雷針針筒是尖的避雷針的原理,而靜電感應時,導體尖端總是集聚了最多的電荷.這樣,避雷針就集聚了大部份電荷.避雷針又與這種帶電云層產生了一個電容器,因為它較尖,即這個電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷極少.而它又集聚了大部份電荷,所以,當云層上電荷較多時,避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體.這樣,帶電云層與避雷針產生通路,而避雷針又是接地的.避雷針就可以把云層上的電荷導人大地,使其不對高層建筑構成危險,保證了它的安全.
作用
裝置避雷針是防止雷擊的有效方式。在房子最高處豎一金屬棒,棒上端連一條足夠粗的鋁線,鋁線上端連一塊金屬板埋入地下深處陰濕處。金屬棒的下端須是一個平底或分叉為幾個平底。有了這樣的裝置,當空中有帶電的云時。避雷針的尖端因靜電感應就集中了異種電荷,發生尖端放電,與云內的電相中和,防止發生激烈的雷電、這就是避雷針能避雷的一方面。但這些作用頗慢,假如云中積電很快,或一塊帶有大量電荷的云忽然飛來,有時來不及按上述方法中和,于是有強烈的放電避雷針的原理,加雷電仍會發生。但這時因為避雷針高過周圍物體,它的尖端又集中了與云中電異號的電荷,假如雷電是在云和地面物之間發生,放電電壓主要通過避雷針流入大地,因而,不會打在房子或附近人的頭上,只會打在避雷針上了。由此可見,避雷針的尖端放電作用會降低地面物與云之間打雷的可能性;到了不可防止時,它自己就負擔了雷的嚴打,房子與人得到了安全。
因為避雷針的構造和作用,我們要非常注意保持避雷針的良好導電性。一旦有一處連接不好,或斷了,斷口以上的一段就成為一個隔離的導電系統。當云中有電荷時,這隔出的部份下部感應出與云中電異號的電荷,而上部感應出與云中電同號的電荷,假如下部和云中電起放電作用時,強悍的放電電壓只能通過建筑物放出大量熱量,于是導致雷擊。這樣不但不能避雷,反倒還引來雷禍。為防意外,高大建筑物最好豎起幾條避雷針。另外,每一又避雷針只能保護一定的建筑面積。對于較大的建筑物也須要豎起幾條避雷針。