雷雨天气闪电是很强大的,也是很可怕的,其产生的温度可高达几万度,使得空气受热,膨胀,发出“咔咔”的声音。但是人类是有智慧的,因而人类总是能想到办法来以防被闪电击中,避雷针就是智慧的结晶之一。
现在绝大多数的避雷针的都做的很尖锐,但是为什么要做的那么尖锐呢?
其实,避雷针只是“放电”效应的一种应用。如果一个带电导体的很尖锐,导体的部分所集中的电子相对较多,电场强度就很强,只要积累的电子足够多,我们就可以观察到离附近的空气中有放电的现象,这就是放电现象。
现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了这一点,他在1752年7月的一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱,富兰克林没有受伤。
注意:这个试验是很危险的,千万不要擅自尝试。1753年,电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验,不幸被雷电击死,这是做雷电实验的个牺牲者。
在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后,富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时,他从两者的类比中作出过这样的推测:既然人工产生的电能被吸收,那么闪电也能被吸收。他由此设计了风筝实验,而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想,若能在高物上安置一种装置,有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置:把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的,在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。经过试用,果然能起避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的个有重大应用价值的技术成果。
避雷针的防雷作用是它能把闪电从保护物上方引向自己并安全地通过自己泄入大地,因此,其引雷性能和泄流性能是至关重要的。避雷针的引雷性能已有实验和理论分析如下:
一个竖立在平地的避雷针其中简化包络线是一条抛物线,此线即为在正、负雷雨云下该避雷针的50%击针击地平均分界线。小圈为空中各点实验放电统计数据,表示模拟实验下行先导的针尖位置,黑圈表示击针,白圈表示击地,黑白各半表示50%击针及击地。
从这个意义上来说,市场上绝大多数建筑钢筋,只要其直径大于8毫米,都可以用来制作避雷针,只需在安装上去以后在其表面涂刷一到两层防锈漆即可,其价格非常低廉。从这个意义上来说,避雷针是没有的,因为避雷针只是接闪器中的一个小类,而任何金属构件都可以用来做接闪器。只强调避雷针的作用,强调品牌的避雷针,而忽视了其它接闪器的共同接闪作用,忽视了接闪器脱离了引下线和接地装置就不能发挥作用的客观事实,这种观念是有害的,需要加以纠正。