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避雷针

目录

概述

相关简介

现代避雷针

避雷针的保护范围

避雷针制作、安装

避雷针的工作原理

避雷针的作用

编辑本段概述

　　避雷针，是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一个金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电逐渐中和。

编辑本段相关简介

　　唐代《炙毂子》一书在记载了这样一件事：汉朝时柏梁殿遭到火灾，一位巫师建议，将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上，就可以防止雷电所引起的天火。屋顶上所设置的鱼尾开头的瓦饰，实际上兼作避雷之用，可认为是现代避雷针的雏形。而早在以前，中国已经有了避雷针，一般以龙头为装饰，龙嘴里有避雷针头。
　　法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，直通地下。这种奇妙的装置，在发生雷电的时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿线睛行至地底，避免雷电击毁建筑物。这说明，中国古代建筑上的避雷装置，在大批量和结构上已和现代避雷针基本相似。

编辑本段现代避雷针

　　现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。
　　“注意”：这个试验是很危险的，千万不要擅自尝试。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者。
　　在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时，他就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。他由此设计了风筝实验，而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想，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。富兰克林把这种避雷装置：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。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。

富兰克林捕捉雷电的试验

　　而避雷针在最初发明与推广应用时，教会曾把它视为不祥之物，说是装上了富兰克林的这种东西，不但不能避雷，反而会引起上帝的震怒而遭到雷击，但是，在费城等地，拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针，在大雷雨中却安然无恙。
　　由于避雷针已在费城等地初显神威，它立即传到北美各地，随后又传入欧洲后来才进入亚洲。
　　避雷针传入法国后，法国皇家科学院院长诺雷等人开始反对使用避雷针，后来又认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针好。但法国人仍然选用富兰克林的尖头避雷针。据说当时的法国人把富兰克林看作是苏格拉底的化身。富兰克林成了人们崇拜的偶像。他的肖像被人们珍藏在枕头下面，而仿照避雷针式样的尖顶帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。
　　避雷针传入英国后，英国人也曾广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。但美国独立战争爆发后，富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。据说英国当时的国王乔治二世出于反对美国革命的盛怒，曾下令把英国全部后家建筑物上的避雷针的尖头统统换成圆头，以示与作为美国象征的尖头避雷针势不两立，这真是避雷针应用史上一件有趣的事情。
　　避雷针的工作原理 　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，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云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全．
　　避雷针为什么要装在楼顶？
　　带电的云,首先是从上往下运行,在高处安避雷针,就首先将云中的电放掉,以后到房子接触云的时候,就基本没有或只有少部分电而没有危险了．

编辑本段避雷针的保护范围

　　1根避雷针的保护范围
　　当避雷针的高度h≤hr时
　　距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以避雷针的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于A、B两点，又分别以A、B两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面画弧。如图1所示，则图中曲线就是避雷针保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。
　　Hr的取值
　　一类防雷建筑物为30米
　　二类防雷建筑物为45米
　　三类防雷建筑物为60米   <建筑电气设计规范>规定：非人行通道安全距离为距建筑物不小于1米、埋深不小于1米。人行道和建筑物入口不小于3米、埋深不小于1米。  

编辑本段避雷针制作、安装

　　１.所有金属部件必须镀锌，操作时注意保护镀锌层。
　　２.采用镀锌钢管管制作针尖，管壁厚度不得小于3mm,针尖刷锡长度不得小于70mm
　　３.避雷针应垂直安装牢固。垂直度允许偏差为3/1000。
　　４.焊接要求焊接应采用搭接焊，其搭接长度必须符合下列规定：
　　５.扁钢为其宽度的2倍(且至少3个棱边焊接)。
　　６.圆钢为其直径的6倍。
　　７.圆钢与扁钢连接时，其长度为圆钢直径的6倍。
　　８.避雷针一般采用圆钢或钢管制成，其直径不应小于下列数值：
　　a独立避雷针一般采用直径为19mm镀锌圆钢。
　　b屋面上的避雷针采用直径25mm镀锌钢管。
　　c水塔顶部避雷针采用直径25mm或40mm的镀锌钢管
　　d烟囱顶上避雷针采用直径25mm镀锌圆钢或直径为40mm镀锌钢管e避雷环用直径12mm镀锌圆钢或截面为100mm2镀锌扁钢，其厚度应为4mm．
　　避雷针制作与安装注意的质量问题：
　　焊接处一不饱满，焊药处理不干净，漏刷防锈漆。应及时予以补焊，将药皮敲掉，刷上防锈漆。
　　针体弯曲，安装的垂直度超出允许偏差。应将针体重新调直，符合要求后再安装
　　独立避雷针及其接地装置与道路或建筑物的出入口保护距离不符合规定。其距离应大于3m，当小于3m时，应采取均压措施或铺设卵石或沥青地.
　　注意：
　　避雷针如果没接地将是个迎雷针 ，所以必须谨慎。
　　补充：
　　避雷针的作用没有一般人想像的那么好，建筑物是否遭雷击有很多因素，有无避雷针只是其中一种。
　　很多古代的建筑物建筑在山顶上，没有遭受雷击，反而是附近的山谷中容易雷击，这就是因为土壤电阻率不同。山上砂石多，土壤电阻率大；山谷中多有河流，土壤中水分大，土壤电阻率小。

编辑本段避雷针的工作原理

　　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，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云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全．

编辑本段避雷针的作用

　　避雷针是用来保护发电厂、变电所的室外配电装置、输电线路个别区段以及工业与民用高层建筑的。避雷针直接接地，针的高度高于线路，在雷电先导电路向地面延伸过程中，由于受到避雷针畸变电场的影响，会逐渐转向并击中避雷针，从而避免了雷电先导向被保护设备发展。由此可见，避雷针实质上是引雷针，它将雷电引向自己从而保护其他设备免遭雷击。