避雷针工作原理是什么,避雷针有什么用?
避雷针工作原理是什么
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避雷针的工作原理
现在人们对避雷针的作用原理有了清晰的认识。避雷针通常由三部分组成:接地体、接地三部分组成。一般情况下,避雷器采用圆钢或钢管,长度为1-2m,直径为15-20mm,固定在柱的上端,通过接地导线与接地体连接。
避雷针有什么用?
在雨雪天气,一些高层建筑可以感知带电云中的大量正电荷。当雷云放电接近地面时,会扭曲地面电场。在这个被闪电击中的短暂放电过程中, 巨大的电能瞬间转化为光、热等能量,导致建筑物受损。
由于避雷针的顶部设计是尖锐的,当静电感应避雷针时,大量的电荷会聚集在避雷针和这些云之间,相当于形成一个电容器,与带电云形成一个通道,从而主动吸引到避雷针。
当安装高于建筑物的避雷针时,由于尖端的放电效应,避雷针的强度特别大,只会在带电云和避雷针之间放电,从而有效防止雷电对建筑物的损坏 。
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避雷针的作用
通过以上简单的介绍,我们可以知道避雷针的真正功能不是避雷,而是引雷。避雷针和相关防雷设施的安装主要有以下两个功能。
第一个是保护直接闪电:它主要是为了避免闪电直接击中建筑物。例如,在一些高层建筑中,必须安装避雷针或其他防雷设施,以减少沿建筑物进入地球的巨大电流,减少对建筑物内部空间造成的损害。
二是防护感应雷:感应雷击是电磁感应作用于建筑的金属线,电子元件损坏现象,避雷针主要是保护家用电器和弱电气设备。此外,漏电保护器的安装,也可以发挥保护家用电器的作用,同时一定要做好防雷接地工作。
如果地板上的混凝土柱发生雷击,电流可能会沿着建筑物内部的金属向地球传导。
如果住宅楼层没有采取必要的防雷接地措施,雷击电流产生的能量无法有效释放,其通过的楼层将直接或间接地对建筑物或楼层的电气系统造成一定程度的危险。
所以,遇到雷雨天气,室内家用电器一定要注意及时断电,这样才能有效地保护人们的生命财产安全。
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避雷针技术在古代应用较早
值得一提的是,中国古代人在实践中已经应用了避雷针技术。
唐代《火中心》一书记载,汉代白良寺发生火灾。有人建议在屋顶上放置一块鱼尾形状的铜瓦,以防止闪电引起的天火。这里提到的屋顶上的鱼尾形金属装饰实际上具有防雷功能,可以看作是现代避雷针的原型。
卡勃里欧,法国旅行家·戴马甘兰在1688年的《中国新事》一书中记载,中国屋脊的两端都有一个向上的龙头,龙的嘴吐出蜿蜒的金属舌头,伸向天空,舌根与一根小铁丝连接到地下。
这种奇妙的装置可以在闪电发生时起到防雷作用,避免闪电破坏建筑物;如果雷电击中房屋,电流将沿着铁丝从龙的舌头引导到地面,以避免闪电直接摧毁建筑物。
这说明中国古代建筑中的避雷装置在原理上与现代避雷针基本相似。
中国的许多古建筑经历了沧桑,但它们仍然屹立不倒。很大一部分原因是这些古建筑采用了防雷技术,如古塔上的塔刹和古建筑上的飞檐。
古塔上的塔式制动器能在闪电场中产生强大的电晕电流,起到消雷避险的作用;对于古代普通建筑,铜兽首飞檐或铜瓦将放置在每个檐角上,然后通过铜线连接到地面,以祈求和平。
尽管古人不了解避雷针的原理,但仍不自觉地使用了避雷针技术,这是古人多年经验的积累和智慧的结晶。
总之,避雷针的设计原则是将雷云中的电荷人为地触发到地面,从而避免雷云中的大规模放电对人、建筑物和家用电器造成伤害和损失。在了解了避雷针的发明历史、工作原理和保护作用后,我们应该在生活中采取必要的预防措施,以避免雷击损失。
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