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 。
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建筑物上的避雷针“引雷” | 图源:https://metro.co.uk
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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, 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 。
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避雷针工作原理 | 图源:https://qsstudy.com
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 。
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。
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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 。
首先是防护直击雷:它主要是避免雷电直接击中建筑物 。 比如一些高层建筑物 , 必须安装避雷针或者其他防雷设施 , 以减弱雷击时产生巨大的电流沿建筑物泄入大地的过程 , 减少对建筑物内部空间造成的伤害 。
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 。
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