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避雷針的防雷原理,避雷針怎么防雷?

時間:2013-10-13 20:22:14點擊:

  介:建筑物和種種重要設施的行之有效的避雷措施——避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。他用科學實驗證明了閃電就是靜電高壓放電,之后避雷針防雷的技術也就有了科學的基礎。200年來人們的長期實踐,進一步證明了避雷...
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建筑物和種種重要設施的行之有效的避雷措施——避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。他用科學實驗證明了閃電就是靜電高壓放電,之后避雷針防雷的技術也就有了科學的基礎。200年來人們的長期實踐,進一步證明了避雷針是可靠的。

在世界各地,處處可見避雷針的蹤跡。樓層、廠房、煙囪、火箭航天器發射塔、衛星天線等的頂部高高地聳立著一根,甚至幾根金屬桿,那就是避雷針。

我國古建筑物中的寶塔,有些用鐵鏈從塔頂引下,末端埋入水井中,這樣的寶塔很少被雷擊毀。中世紀,歐洲許多教堂的尖頂由于高聳于云端,常常是雷擊的目標。但也有個別的高大建筑卻能幸存下來。如有一座大教堂,以鍍金的金屬覆蓋了教堂的圓頂,圓頂四周又豎起了一些尖頭長鐵棒。金屬圓頂通過泄水鐵管與地面的鐵制下水槽相連。這些古建筑完整地保存下來,當年人們并不清楚其中的道理。只有在科學發展之后,人們才揭示出它們為什么未被雷擊毀之謎。

1752年,富蘭克林創制了世界上第一根避雷針。不久即在美國推廣使用,隨后英國從1762年,德國從1769年也開始陸續使用了避雷針。

避雷針為什么能避雷呢?

有人認為,避雷針在雷雨云的感應下產生尖端放電,能中和掉雷雨云中所帶的電荷,從而避免發生雷擊。也有人認為,避雷針是吸引閃電電流,并把它導入地下。我們必須弄清楚哪一種說法是正確的,才能設計避雷針,有效地避免雷擊。

實驗測量表明,避雷針在雷雨云的電場作用下所釋放的電量是微不足道的。一根避雷針的尖端放電電流一般只有幾個微安,而一次中等的雷擊能釋放大約25~30庫倉的電量。這相當于幾千根避雷針在幾十分鐘內放電的總電量。

富蘭克林指出,避雷針在雷暴期間的放電電流太小了,它的作用是把閃電引向自身,并沿著它流入大地,不讓閃電電流竄到建筑物的各部分去。

避雷裝置一般地由接閃器、引下線和接地體三部分組成。避雷針只是接閃器的一種形式,是吸引閃電電流的金屬導體,然后通過引下線把閃電電流引到接地體上。接地體是埋設在地下的導體,它可把閃電電流泄放到大地中去。

避雷針對于保護建筑物是很有益的,從安全角度看,最好對所有建筑物都進行防雷。高大的建筑物較易受雷擊,然而,據國外一份資料統計,低矮民房受雷擊的事例還是不少的,美國每年平均有2000多戶民房遭雷擊。為此,對一般居民來說普及有關防雷的知識還是很必要的。

安裝避雷裝置,要遵守下列主要原則。避雷針必須高于一切被它保護的建筑物。裝置的各部分連接要牢靠,應采用電焊或氣焊,不許采用綁接和錫焊。如果避雷裝置接地下不好或安裝不合規格,那么被它吸引的閃電電流就可能流竄到建筑物的其它部分,從而造成破壞。現代建筑就采用一種新的既經濟又安全的防雷設施,稱之為"暗裝籠式避雷網"。把建筑物中的金屬結構沿鋼筋連成一整體,構成一個大型金屬網籠。這種籠式避雷網既起屏蔽作用,又充當引下線,是一種更加經濟、美觀的安全的防雷方式。你到大街上轉一轉,可看到很多新樓的屋頂上不再有高聳的金屬桿和引下線了,那就是因為它們已用上籠式避雷網了。屋頂的各種金屬物都用導體連到籠式避雷網上。在屋頂四周還應布設一條金屬帶,稱避雷帶,把它與避雷網接上。

安裝了避雷裝置的建筑物是否就萬無一失不遭雷擊了呢?那不一定。有些高大建筑物雖安裝了避雷裝置,但因接地線斷裂等原因而"有形無用"了。可見要確保避雷裝置發揮效能,不但要正確設計、正確安裝,還要經常保養,使它經常處于良好狀態,這樣一般就可免受雷害了。這里我們對讀者提出一個忠告:一定要重視科學,不要輕視避雷技術各種環節的科學原理。更不可自以為是地自行安裝避雷針,那是危險的,弄不好,反而會"引雷入室",反倒遭了雷擊災禍,這種事例不少。科學是馬虎不得的,對雷電不能存僥幸心里。黃島特大火災就是一具慘痛教訓。

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