避雷针原理
在暴雨天气,我们有时会—看到一些些参天小树被雷电击倒,而周围的一些高塔、高楼等高层建筑却安然无恙.这是哪些缘由呢?
这种参天小树因为遭到带大量电荷的云层的感应,也带上大量电荷,积累的电荷过多时,树就被击溃.
在同样倩况下,高层建筑安然无恙似乎要归功于避雷针了.在许多高塔上都有于个金属做的、状如绣花针、针头向下直立的东西,这就是避雷针.
这么,这状如绣花针、貌不惊人的东西为何会有如此大的作用,能“避雷”呢?
虽然,避雷针应叫“引雷针”才合适.
在暴雨天气,高楼上空出现带电云层时,迅雷针和高楼底部都被感应上大量电荷,因为避雷针针筒是尖的避雷针的原理,而静电感应时,导体尖端总是集聚了最多的电荷.这样,避雷针就集聚了大部份电荷.避雷针又与这种带电云层产生了一个电容器,因为它较尖,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极少.而它又集聚了大部份电荷,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,带电云层与避雷针产生通路,而避雷针又是接地的.避雷针就可以把云层上的电荷导人大地,使其不对高层建筑构成危险,保证了它的安全.
作用
装置避雷针是防止雷击的有效方式。在房子最高处竖一金属棒,棒上端连一条足够粗的铝线,铝线上端连一块金属板埋入地下深处阴湿处。金属棒的下端须是一个平底或分叉为几个平底。有了这样的装置,当空中有带电的云时。避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷,发生尖端放电,与云内的电相中和,防止发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面。但这些作用颇慢,假如云中积电很快,或一块带有大量电荷的云忽然飞来,有时来不及按上述方法中和,于是有强烈的放电避雷针的原理,加雷电仍会发生。但这时因为避雷针高过周围物体,它的尖端又集中了与云中电异号的电荷,假如雷电是在云和地面物之间发生,放电电压主要通过避雷针流入大地,因而,不会打在房子或附近人的头上,只会打在避雷针上了。由此可见,避雷针的尖端放电作用会降低地面物与云之间打雷的可能性;到了不可防止时,它自己就负担了雷的严打,房子与人得到了安全。
因为避雷针的构造和作用,我们要非常注意保持避雷针的良好导电性。一旦有一处连接不好,或断了,断口以上的一段就成为一个隔离的导电系统。当云中有电荷时,这隔出的部份下部感应出与云中电异号的电荷,而上部感应出与云中电同号的电荷,假如下部和云中电起放电作用时,强悍的放电电压只能通过建筑物放出大量热量,于是导致雷击。这样不但不能避雷,反倒还引来雷祸。为防意外,高大建筑物最好竖起几条避雷针。另外,每一又避雷针只能保护一定的建筑面积。对于较大的建筑物也须要竖起几条避雷针。