避雷针通过吸引闪电,将其控制到接地体上,从而防止雷击。
避雷针的原理是利用金属的导电性,当雷击时,避雷针的电位比周围的建筑物要低,根据电位等于零的原理,避雷针和建筑物之间的空气被电离,从而形成一条通道,使雷击通过这条通道导入地,避免雷击其他物体。
避雷针的结构一般分为三个部分:针头、杆身和接地体。针头是避雷针的最上端,它的形状可以是棒状、圆锥形、尖锥形等,用于引导雷电流。杆身是避雷针的中部,它一般是金属杆,吵纤弯用于连接针头和接地体。接地体是避雷针的下端,它埋入地下,用于将雷电流导入地。
使用避雷针的注意事项
1、在使用避雷针之前,必须确保避雷针的质量合格,安装合理,接地良好,如果避雷针的接地不良,不仅不能有效的防止雷击,而且还会造成危险。
2、避雷针的头应该安装在建筑物顶部,并且应该安装在显眼升闷的位置,以提醒人们避雷针的存在,避免人员和设备受到雷击的危害。
3、避雷针的安装高度也应该按照相关的规范和标准来设置,以保证避雷针的有效性。
4、使用避雷针时竖稿,应该派专人定期进行检查和维护,以确保避雷针的正常运行和有效性。
所谓雷电现象,就是空中云层积累的电荷达到颇大数量时,它与附近的带电云层或物体间产生很大的电势差,形成很强的电场,两部分异性电荷突破周围空气的阻碍去中和,发生强烈放电,这时在电通过的路径上发出声和光,就是雷电。雷电通常发生在不同的云块之间,或云的下部与地面物之间。我们要避免的只是云和地或地上物之间的雷电。如果这块云的上部带正电,下部带负电,则地面上感应出来的电是正电,此时地面上的凸出物(房屋、树或人体)就有可能与云中电荷发生放电现象,遭到雷击的灾祸。
装置避雷针是避免雷击的有效方法。在房屋最高处竖一金属棒,棒下端连一条足够粗的铜线,铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处。金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头。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,避免发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面。但这种作用颇慢,如果云中积电很快,或一块带有大量电荷的云突然飞来,有时来不及按上述方式中和,于是有强烈的放电,加雷电仍会发生。但这时由于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,如果雷电是在云和地面物之间发生,放电电流主要通过避雷针流入大地,因此,不会打在房屋或附近人的身上,只会打在避雷针上了。由此可见,避雷针的尖端放电作用会减少地面物与云之间打雷的可能性;到了不可避免时,它自己就负担了雷的打击,房屋与人得到了安全。
由于避雷针的构造和作用,我们要特别注意保持避雷针的良好导电性。一旦有一处联接不好,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,这隔出的部分上部感应出与云中电异号的电荷,而下部感应出与云中电同号的电荷,如果上部和云中电起放电作用时,强大的放电电流只能通过建筑物放出大量热量,于是引起雷击。这样不但不能避雷,反而还招来雷祸。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需要竖起几条避雷针。
2 避雷针为什么能避雷的科学故事点评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,带电云层与避雷针形成通路,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。
富兰克林
富兰克林的实验和观察又导致了避雷针的发明。这是电学的首次应用,也是一次重要的应用。富兰克林建议在建筑物屋顶设置尖头金属杆,并把与金属杆相连接的导线引到地面,这种避雷针能使云层安全放电,因而能保护建筑物本身。