电闪雷鸣的天气中,你是否曾经思考过这样一个问题:为什么在雷暴天气中,各种树木,尤其是处于空旷地的树木总是容易遭到雷电击中导致折断或者起火,而一些高层建筑物频频被雷电击中却能屹立不倒、安然无恙?难道只是因为建筑物比树木更结实?
要回答这一问题,就不得不提到我们生活中常见的一种“神器”——避雷针。那么避雷针究竟是如何避雷的呢?是不是安装了避雷针,雷电就会避开这栋建筑物呢?我们接着往下看。
建筑物上的避雷针“引雷” | 图源:
避雷针的工作原理
现在人们对避雷针作用原理有了清晰的认识,避雷针通常由接地体、接地引下线以及接闪器3部分组成。通常,接闪器采用长度为1-2米和直径为15-20毫米的圆钢或钢管,将其固定于支柱上端,经接地引下线与接地体进行连接。
当遇到雨雪天气时,一些高层建筑可以感应上带电云层中的大量正电荷。当雷云放电接近地面时,它就会使地面电场发生畸变。在被雷电击中的这一短暂的放电过程中,避雷针的原理和作用,巨大的电能瞬间转化为光、热等能量,从而导致建筑物被破坏。
避雷针工作原理 | 图源:
3.从而形成回路,避雷针的底部是接地的,避雷针可以把云层上的电荷导入大地,从而达到避雷的作用。
由于避雷针顶部设计呈尖状,当静电感应避雷针针头时就会聚集大量电荷,避雷针与这些云层之间相当于形成一个电容器,与带电云层形成通路,从而主动吸引雷电向避雷针放电。
01 避雷针是一种安在房顶或者高处的设施,可以降低建筑物被雷击中的可能性,但是不能百分之百的避雷。02 我们时常见到闪电划过天空,然后消失在半空中,很少有雷电打到地上的事情发生。03 。
当安装比建筑物高的避雷针后,在避雷针处由于尖端放电效应导致场强特别大,仅仅会在带电云层与避雷针间放电,从而有效防止雷电对建筑物产生的破坏 。
避雷针的作用
通过以上简单的介绍,我们就可以知道避雷针真正的作用不是避雷,而是引雷。而建筑物安装避雷针和相关防雷设施主要有以下两个作用。
其次是防护感应雷:感应雷击是雷击产生的电磁感应作用于建筑物的金属物线,而发生破坏电子元器件的现象,避雷针主要是保护家用电器及弱电设备。此外,安装漏电保护器,也可起到保护家电作用,同时务必做好防雷接地。
假如雷击发生在楼层的混凝土立柱上,电流有可能会沿着建筑物内部金属一直向大地传导。
如果居住楼层没有采取必要的防雷接地措施,雷击电流产生的能量就不能得到有效的释放,那么它通过的楼层都会存在一定的危险性,直接或间接对建筑物或楼层的电气系统造成一定程度的损害。
因此,遇到雷雨天气,室内家用电器一定要注意及时断电,这样可以有效保护人们的生命财产安全。
雷雨天家电注意断电 | 图源:搜狐
避雷针安装步骤 1、先把地脚的栓预埋好,然后支撑座的钢板固定好,用焊接的方式按揭一块助板。2、然后把避雷针给直立起来,直立后进行点焊和校正位置,再把剩下的三个助板给焊接好。3、把引线焊接在地板上面,然后把药皮。
避雷针技术在古代早有应用
值得一提的是中国古人在实践中就已经应用到了避雷针技术。
唐代的《炙毂子》一书中曾记载:汉朝时柏梁殿遭到火灾,有人建议将一块鱼尾形状的铜瓦放在屋顶,可以防止雷电所引起的天火。这里提到的屋顶设置的鱼尾形状的金属装饰,实际上就具有避雷的作用,可以认为是现代避雷针的雏形。
法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰在1688年所著的《中国新事》一书中记载:中国屋脊头尾两端都有一个仰起的龙头,龙口吐出曲折的金属舌头伸向天空,舌根连结一根细小的铁丝直通地下。
一、避雷针的原理 在雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针针头是尖的,而静电感应时,导体尖端总是聚集了最多的电荷.这样,避雷针就聚集了大部分电荷.避雷针又与这些带电。
这说明,中国古代建筑上的避雷装置,在原理上已经和现代避雷针基本相似。
我国的很多古建筑历经沧桑却屹立不倒,很大一部分原因就在于这些古建筑上采用了避雷技术,比如古塔上的塔刹和古建筑上的飞檐。
古塔上的塔刹,在雷电场中能够产生较强的电晕电流,从而起到消雷避险的作用;而对于古代的普通建筑物,在每一个檐角上都会放置铜制兽首飞檐或者铜瓦,再通过铜线一直连接到地面,用来祈求平安。
虽然古人不了解避雷针的原理,但是仍不自觉地就利用了避雷针技术,这都是古人多年经验的积累和智慧的结晶。
中国古代建筑避雷措施:塔刹和飞檐 | 图源:视觉中国
总之,避雷针设计原理就是人为将雷云中的电荷引发到地面,从而避免雷云中的大规模放电对人身、建筑物以及家电造成伤害与损失。了解到避雷针的发明历史、工作原理以及其防护作用后,我们在生活中要做好必要的预防举措,从而避免雷击损失。
避雷针的原理:在雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针针头是尖的,所以静电感应时,导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样,避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层。
审核专家:占明锦
中国气象科学研究院博士