美国科学家富兰克林。他在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时,从两者的类比中作出过这样的推测:既然人工产生的电能被尖端吸收,那么闪电也能被尖端吸收。由此就设计风筝实验,而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。由此设想,若能在高物上安置一种尖端装置,就有可能把雷电引入地下。
把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端,在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。经过试用,果然能起避雷的作用。
当雷云放电接近地面时,使地面电场发生畸变,在避雷针的顶端,形成局部电场强度集中的空间,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物体避免遭到雷击。
也许人们认为避雷针是指其能够让被保护物体避免雷击,其实恰恰相反,避雷针是“引雷”上身。避雷针由接闪器、引下线和接地体组成。接闪器是指直接截受雷击的避雷针的针头、避雷线、避雷带、避雷网,以及用作接闪的金属屋面和技术构件。引下线是指连接接闪器与接地体的金属导体。接地体是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。
用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。在被保护物顶端安装一根接闪器,用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来。避雷针规格必须符合国家标准,每一个防雷类别需要的避雷针高度规格都不一样。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端,形成局部电场集中的空间,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物体免遭雷击。
一般来说,一级保护是以30米为半径、二级保护是45米为半径、三级保护是60米为半径做弧的保护范围。通过“滚球法”和“折现法”,我们可以得出避雷针的保护范围。折现法,设计简单明了,不需要花费过多的物资,就可以使用,但是建筑物过高的话,就不适合使用折现法。滚球法,可以通过网络的计算方法测试出保护范围,计算起来十分的复杂,还需要投入大量的成本。
将折现法和滚球法对比,我们发现滚球法是较为成熟的测量方法。准备一个球体,球体会围绕着建筑物旋转,在球体滚动的范围内,没有被球体接触的地方就是安全区域,也就是雷电到达不了的地方。避雷针也有局限性,保护范围有限,所以我们可以在建筑物上看见多根避雷针。
避雷针安装的位置越高,数量越多,对建筑物的保护也越大。现在的避雷针通过改良以后,变成了一种更加安全和实用性强的装置。这种装置叫做“暗装笼式避雷网”,就是把建筑物中的金属连接到一起,形成一个巨大金属网,这种避雷网起到了很好的屏蔽作用,使用起来十分的便捷,还具有美化外观的作用,同样可以作为引下线,把电流引进土地中,安全性十足。
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