避雷針

【避雷針】（lightning rod)垂直安裝在被保護(hù)體頂部的防止雷擊的接地金屬棒系統(tǒng)。避雷針主要用于建筑物防雷，它由接閃器、引下線和接地體三部分構(gòu)成。接閃器又稱受雷器，是接受閃電電流的金屬導(dǎo)體，常用外式接閃器，引下線又稱導(dǎo)航器，是敷設(shè)在房頂和墻壁上的導(dǎo)線；接地體是埋在地下的接地導(dǎo)線和導(dǎo)體，它使接閃器吸引的閃電電流經(jīng)由引下線迅速?gòu)牡叵滦狗拧?/P>

避雷針的主要原理是，在雷雨云的強(qiáng)電場(chǎng)作用下，由尖端放電而產(chǎn)生與云下電行相反極性的空間電荷，從而吸引閃電電流通過避雷外泄放到地里。避雷針有一定的空間保護(hù)范圍，大致說來，保護(hù)范圍是一個(gè)圓錐形的空間。保護(hù)圓錐在地面上的圓面半徑為r，避雷針高度為h，則r/h稱為保護(hù)比；其值在1與2之間變化，可因不同試驗(yàn)者而異。自避雷針發(fā)明后200多年以來，它一直是有效的避雷裝置。

避雷針規(guī)格必須符合GB標(biāo)準(zhǔn),每一個(gè)級(jí)別的防雷需要的避雷針規(guī)格都不一樣。

唐代《炙轂子》一書在記載了這樣一件事：漢朝時(shí)柏梁殿遭到火災(zāi)，一位巫師建議，將一塊魚尾形狀的銅瓦放在層頂上，就可以防止雷電所引起的天火。屋頂上所設(shè)置的魚尾開頭的瓦飾，實(shí)際上兼作避雷之用，可認(rèn)為是現(xiàn)代避雷針的雛形。而早在以前，中國(guó)已經(jīng)有了避雷針，一般以龍頭為裝飾，龍嘴里有避雷針頭。

法國(guó)旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國(guó)新事》一書中記有：中國(guó)屋脊兩頭，都有一個(gè)仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結(jié)一根細(xì)的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時(shí)刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會(huì)從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建筑物。這說明，中國(guó)古代建筑上的避雷裝置，在大批量和結(jié)構(gòu)上已和現(xiàn)代避雷針基本相似。

現(xiàn)代避雷針是美國(guó)科學(xué)家富蘭克林發(fā)明的。富蘭克林認(rèn)為閃電是一種放電現(xiàn)象。為了證明這一點(diǎn)，他在1752年7月的一個(gè)雷雨天，冒著被雷擊的危險(xiǎn)，將一個(gè)系著長(zhǎng)長(zhǎng)金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進(jìn)雷雨云中，在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，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。

注意：這個(gè)試驗(yàn)是很危險(xiǎn)的，千萬不要擅自嘗試。1753年，俄國(guó)著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，不幸被雷電擊死，這是做雷電實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)犧牲者。

在成功地進(jìn)行了捕捉雷電的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)之后，富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產(chǎn)生的電的一致性時(shí)，他就從兩者的類比中作出過這樣的推測(cè)：既然人工產(chǎn)生的電能被尖端吸收，那么閃電也能被尖端吸收。他由此設(shè)計(jì)了風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，而風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)的成功反過來又證實(shí)了他的推測(cè)。他由此設(shè)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(shù)米長(zhǎng)的細(xì)鐵棒固定在高大建筑物的頂端，在鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開。然后用一根導(dǎo)線與鐵棒底端連接。再將導(dǎo)線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經(jīng)過試用，果然能起避雷的作用。避雷針的發(fā)明是早期電學(xué)研究中的第一個(gè)有重大應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)成果。

而避雷針在最初發(fā)明與推廣應(yīng)用時(shí)，教會(huì)曾把它視為不祥之物，說是裝上了富蘭克林的這種東西，不但不能避雷，反而會(huì)引起上帝的震怒而遭到雷擊，但是，在費(fèi)城等地，拒絕安置避雷針的一些高大教堂在大雷雨中相繼遭受雷擊。而比教堂更高的建筑物由于已裝上避雷針，在大雷雨中卻安然無恙。

由于避雷針已在費(fèi)城等地初顯神威，它立即傳到北美各地，隨后又傳入歐洲后來才進(jìn)入亞洲。

避雷針傳入法國(guó)后，法國(guó)皇家科學(xué)院院長(zhǎng)諾雷等人開始反對(duì)使用避雷針，后來又認(rèn)為圓頭避雷針比富蘭克林的尖頭避雷針好。但法國(guó)人仍然選用富蘭克林的尖頭避雷針。據(jù)說當(dāng)時(shí)的法國(guó)人把富蘭克林看作是蘇格拉底的化身。富蘭克林成了人們崇拜的偶像。他的肖像被人們珍藏在枕頭下面，而仿照避雷針式樣的尖頂帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。

避雷針傳入英國(guó)后，英國(guó)人也曾廣泛采用了富蘭克林的尖頭避雷針。但美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，富蘭克林的尖頭避雷針在英國(guó)人眼中似乎成了將要誕生的美國(guó)的象征。據(jù)說英國(guó)當(dāng)時(shí)的國(guó)王喬治二世出于反對(duì)美國(guó)革命的盛怒，曾下令把英國(guó)全部后家建筑物上的避雷針的尖頭統(tǒng)統(tǒng)換成圓頭，以示與作為美國(guó)象征的尖頭避雷針勢(shì)不兩立，這真是避雷針應(yīng)用史上一件有趣的事情。

避雷針的種類：直擊雷避雷針、特殊避雷針、提前預(yù)放電避雷針

直擊雷避雷針：適用于 石化倉(cāng)庫(kù)、廣電、加油站、建筑大樓、信標(biāo)臺(tái)，通信基站、氣象臺(tái)、軍事基地、雷達(dá)機(jī)房、銀行大樓。

特殊避雷針：適用于較高的建筑大樓微波通訊站、雷達(dá)基站、信標(biāo)臺(tái)，通信基站、軍事基地、雷達(dá)機(jī)房、銀行大樓、天文氣象臺(tái)等重要場(chǎng)所。

提前預(yù)放電避雷針：當(dāng)避雷針截受雷擊時(shí)，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桿之間有3mm間隙，構(gòu)成耦合電容，同時(shí)外殼通過一個(gè)電感線圈接地（中心接地桿）當(dāng)下行先導(dǎo)接近接閃器時(shí)，由于頻率極高，電感呈開路狀態(tài)，電容對(duì)高頻呈現(xiàn)短路特性，因此耦合電容作用下，接閃器表面電場(chǎng)強(qiáng)度迅速增加，直至觸發(fā)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(dá)到防雷害保安全的目的。

避雷針為什么要裝在樓頂

帶電的云，首先是從上往下運(yùn)行,在高處安避雷針,就首先將云中的電放掉,以后到房子接觸云的時(shí)候,就基本沒有或只有少部分電而沒有危險(xiǎn)了。

避雷針的防雷作用是它能把閃電從保護(hù)物上方引向自己并安全地通過自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至關(guān)重要的。避雷針的引雷性能已有實(shí)驗(yàn)和理論分析如下：

一個(gè)豎立在平地的避雷針其引雷空域，其中簡(jiǎn)化包絡(luò)線是一條拋物線，此線即為在正、負(fù)雷雨云下該避雷針的50％擊針擊地平均分界線空中各點(diǎn)實(shí)驗(yàn)放電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，表示模擬實(shí)驗(yàn)下行先導(dǎo)的針尖位置，黑圈表示百分之百擊針，白圈表示百分之百擊地，黑白各半表示50％擊針及擊地。

雷擊避雷針和地的放電強(qiáng)度與雷電極的極性有關(guān)：當(dāng)雷的極性為正時(shí)，雷對(duì)避雷針的放電強(qiáng)度高于雷對(duì)地；當(dāng)雷的極性為負(fù)時(shí)，雷對(duì)避雷針的放電強(qiáng)度略低于雷對(duì)地。所以在同樣電壓下雷電極對(duì)針的放電距離R與雷電極對(duì)地的放電距離H是不同的。

　　在雷雨天氣，高樓上空出現(xiàn)帶電云層時(shí)，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷，由于避雷針針頭是尖的，所以靜電感應(yīng)時(shí)，導(dǎo)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云層形成了一個(gè)電容器，由于它較尖，即這個(gè)電容器的兩極板正對(duì)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(dāng)云層上電荷較多時(shí)，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對(duì)高層建筑構(gòu)成危險(xiǎn)，保證了安全。

　　常規(guī)防雷電可分為防直擊雷電、防感應(yīng)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(wǎng)。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是：避雷針通過導(dǎo)線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場(chǎng)強(qiáng)度增加到極限值的雷電云電場(chǎng)發(fā)生畸變，開始電離并下行先導(dǎo)放電；避雷針在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)放電；兩者會(huì)合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達(dá)到避雷效果。實(shí)際上，避雷針是引雷針，可將周圍的雷電引來并提前放電，將雷電電流通過自身的接地導(dǎo)體傳向地面，避免保護(hù)對(duì)象直接遭雷擊。