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避雷針是怎么避雷的?它會(huì )失效嗎?

發(fā)布時(shí)間:2015-09-15  
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(xué)家富蘭克林發(fā)明的。他用科學(xué)實(shí)驗證明了閃電就是靜電高壓放電,之后避雷針?lè )览椎募夹g(shù)也就有了科學(xué)的基礎。200年來(lái)人們的長(cháng)期實(shí)踐,進(jìn)一步證明了避雷針是可靠的。
在世界各地,處處可見(jiàn)避雷針的蹤跡。樓層、廠(chǎng)房、煙囪、火箭航天器發(fā)射塔、衛星天線(xiàn)等的頂部高高地聳立著(zhù)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(gè)別的高大建筑卻能幸存下來(lái)。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(cháng)鐵棒。金屬圓頂通過(guò)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(lái),當年人們并不清楚其中的道理。只有在科學(xué)發(fā)展之后,人們才揭示出它們?yōu)槭裁次幢焕讚魵еi。
    1752年,富蘭克林創(chuàng )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(kāi)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(chǎn)生尖端放電,能中和掉雷雨云中所帶的電荷,從而避免發(fā)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(shuō)法是正確的,才能設計避雷針,有效地避免雷擊。
     實(shí)驗測量表明,避雷針在雷雨云的電場(chǎng)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(gè)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(zhù)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(xiàn)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(guò)引下線(xiàn)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(jìn)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(hù)民房遭雷擊。為此,對一般居民來(lái)說(shuō)普及有關(guān)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?,F代建筑就采用一種新的既經(jīng)濟又安全的防雷設施,稱(chēng)之為"暗裝籠式避雷網(wǎng)"。把建筑物中的金屬結構沿鋼筋連成一整體,構成一個(gè)大型金屬網(wǎng)籠。這種籠式避雷網(wǎng)既起屏蔽作用,又充當引下線(xiàn),是一種更加經(jīng)濟、美觀(guān)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(xiàn)了,那就是因為它們已用上籠式避雷網(wǎng)了。屋頂的各種金屬物都用導體連到籠式避雷網(wǎng)上。在屋頂四周還應布設一條金屬帶,稱(chēng)避雷帶,把它與避雷網(wǎng)接上。
    安裝了避雷裝置的建筑物是否就萬(wàn)無(wú)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(xiàn)斷裂等原因而"有形無(wú)用"了??梢?jiàn)要確保避雷裝置發(fā)揮效能,不但要正確設計、正確安裝,還要經(jīng)常保養,使它經(jīng)常處于良好狀態(tài),這樣一般就可免受雷害了。這里我們對讀者提出一個(gè)忠告:一定要重視科學(xué),不要輕視避雷技術(shù)各種環(huán)節的科學(xué)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(huì )"引雷入室",反倒遭了雷擊災禍,這種事例不少??茖W(xué)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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