避雷針的工作原理

避雷針的工作原理

避雷針，又名防雷針，是用來保護建築物等避免雷擊的裝置避雷針。在高大建築物頂端安裝一個金屬棒，用金屬線與埋在地下的一塊金屬板連接起來，利用金屬棒的尖端放電，使雲層所帶的電和地上的電逐漸中和，從而不會引發事故。按照所要保護的建築物的大小，避雷針有各種各樣的規格。
　　
　　現代避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。富蘭克林認為閃電是一種放電現像。為了證明這一點，他在1752年7月的一個雷雨天，冒著被雷擊的危險，將一個系著長長金屬導線的風箏放飛進雷雨雲中，在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當雷電發生時，富蘭克林手接近鑰匙，鑰匙上迸出一串電火花。手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱，富蘭克林沒有受傷。在成功地進行了捕捉雷電的風箏實驗之後，富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產生的電的一致性時，他就從兩者的類比中作出過這樣的推測：既然人工產生的電能被尖端吸收，那麼閃電也能被尖端吸收。他由此設計了風箏實驗，而風箏實驗的成功反過來又證實了他的推測。他由此設想，若能在高物上安置一種尖端裝置，就有可能把雷電引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置：把一根數米長的細鐵棒固定在高大建築物的頂端，在鐵棒與建築物之間用絕緣體隔開。然後用一根導線與鐵棒底端連接。再將導線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經過試用，果然能起避雷的作用。避雷針的發明是早期電學研究中的第一個有重大應用價值的技術成果，促進了人類和自然的諧相處。
　　
　　1。避雷針的作用
　　
　　常規防雷電可分為防直擊雷電、防感應雷電和綜合性防雷電。防直擊雷電的避雷裝置一般由三部分組成，即接閃器、引下線和接地體；接閃器又分為避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是：避雷針通過導線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場強度增加到極限值的雷電雲電場發生畸變，開始電離並下行先導放電；避雷針在強電場作用下產生尖端放電，形成向上先導放電；兩者會合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達到避雷效果。實際上，避雷針是引雷針，可將周圍的雷電引來並提前放電，將雷電電流通過自身的接地導體傳向地面，避免保護對像直接遭雷擊。當避雷針截受雷擊時，由接閃體接閃，通過雷電波形處理裝置，利用外殼與中心接地杆之間有3mm間隙，構成耦合電容，同時外殼通過一個電感線圈接地（中心接地杆）當下行先導接近接閃器時，由於頻率極高，電感呈開路狀態，電容對高頻呈現短路特性，因此耦合電容作用下，接閃器表面電場強度迅速增加，直至觸發雪崩過程，從而能在頃刻間將雷電流泄放入地，以至有效的達到防雷害保安全的目的。
　　
　　2。避雷針的工作原理
　　
　　在雷雨天氣，高樓上空出現帶電雲層時，避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷，由於避雷針針頭是尖的，而靜電感應時，導體尖端總是聚集了最多的電荷．這樣，避雷針就聚集了大部分電荷．避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器，由於它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，電容也就很小，也就是說它所能容納的電荷很少．而它又聚集了大部分電荷，所以，當雲層上電荷較多時，避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導體．這樣，帶電雲層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的．避雷針就可以把雲層上的電荷導人大地，使其不對高層建築構成危險，保證了建築物的安全．
　　
　　3。避雷針制作、安裝
　　
　　（1）所有金屬部件必須鍍鋅，操作時注意保護鍍鋅層。
　　
　　（2）采用鍍鋅鋼管管制作針尖，管壁厚度不得小於3mm，針尖刷錫長度不得小於70mm
　　
　 （3）避雷針應垂直安裝牢固。垂直度允許偏差為3/1000。
　　
　　（４）焊接要求焊接應采用搭接焊，其搭接長度必須符合下列規定：
　　
　　a。扁鋼為其寬度的2倍(且至少3個棱邊焊接)。
　　
　　b。圓鋼為其直徑的6倍。
　　
　　c。圓鋼與扁鋼連接時，其長度為圓鋼直徑的6倍。
　　
　　（5）避雷針一般采用圓鋼或鋼管制成，其直徑不應小於下列數值：
　　
　　(a)獨立避雷針一般采用直徑為19mm鍍鋅圓鋼。
　　
　　(b)屋面上的避雷針采用直徑25mm鍍鋅鋼管。
　　
　　(c)水塔頂部避雷針采用直徑25mm或40mm的鍍鋅鋼管。
　　
　　(d)煙囪頂上避雷針采用直徑25mm鍍鋅圓鋼或直徑為40mm鍍鋅鋼管e避雷環用。
　　
　　直徑12mm鍍鋅圓鋼或截面為100mm2鍍鋅扁鋼，其厚度應為4mm。　　
　　（6）避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管制成，其直徑不應小於下列數值：
　　
　　針長1m以下：圓鋼為12mm，鋼管為20mm。
　　
　　針長1-2m：圓鋼為16mm，鋼管為25mm。
　　
　　煙囪頂上的針：圓鋼為20mm，鋼管為40mm。