我火一樣的體質2014-05-09

避雷針，或稱引雷針、可以稱為避雷導線，也可以稱富蘭克林針（命名自發明者本傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin）的姓名）。是一種用於牽制閃電的電擊到地面的裝置，它是一種能截引閃電，將閃電的電流匯入地下裝置，並能在一定的面積範圍內保護地面建築物或電力裝置，使受電擊物備免受雷電破壞的金屬物裝置。常用的製造材料為銅。

唐代《炙轂子》一書在記載了這樣一件事：漢朝時柏梁殿遭到火災，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。屋頂上所設定的魚尾開頭的瓦飾，實際上兼作避雷之用，可認為是現代避雷針的雛形。而早在以前，中國已經有了避雷針，一般以龍頭為裝飾，龍嘴裡有避雷針頭。

法國旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國新事》一書中記有：中國屋脊兩頭，都有一個仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結一根細的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，在發生雷電的時刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建築物。這說明，中國古代建築上的避雷裝置，在大批次和結構上已和現代避雷針基本相似。

現代避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。富蘭克林認為閃電是一種放電現象。為了證明這一點，他在1752年7月的一個雷雨天，冒著被雷擊的危險，將一個繫著長長金屬導線的風箏放飛進雷雨雲中，在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當雷電發生時，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：這個試驗是很危險的，千萬不要擅自嘗試。1753年，俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，這是做雷電實驗的第一個犧牲者。在成功地進行了捕捉雷電的風箏實驗之後，富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產生的電的一致性時，他就從兩者的類比中作出過這樣的推測：既然人工產生的電能被尖端吸收，那麼閃電也能被尖端吸收。他由此設計了風箏實驗，而風箏實驗的成功反過來又證實了他的推測。他由此設想，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：把一根數米長的細鐵棒固定在高大建築物的頂端，在鐵棒與建築物之間用絕緣體隔開。然後用一根導線與鐵棒底端連線。再將導線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經過試用，果然能起避雷的作用。避雷針的發明是早期電學研究中的第一個有重大應用價值的技術成果。

5。2 避雷針在北美迅速傳播

而避雷針在最初發明與推廣應用時，教會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，反而會引起上帝的震怒而遭到雷擊，但是，在費城等地，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。而比教堂更高的建築物由於已裝上避雷針，在大雷雨中卻安然無恙。由於避雷針已在費城等地初顯神威，它立即傳到北美各地，隨後又傳入歐洲後來才進入亞洲。

5。3 避雷針傳入法國

避雷針傳入法國後，法國皇家科學院院長諾雷等人開始反對使用避雷針，後來又認為圓頭避雷針比富蘭克林的尖頭避雷針好。但法國人仍然選用富蘭克林的尖頭避雷針。據說當時的法國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。

5。4 避雷針傳入英國

避雷針傳入英國後，英國人也曾廣泛採用了富蘭克林的尖頭避雷針。但美國獨立戰爭爆發後，富蘭克林的尖頭避雷針在英國人眼中似乎成了將要誕生的美國的象徵。據說英國當時的國王喬治二世出於反對美國革命的盛怒，曾下令把英國全部後家建築物上的避雷針的尖頭統統換成圓頭，以示與作為美國象徵的尖頭避雷針勢不兩立，這真是避雷針應用史上一件有趣的事情。

5。5 避雷針為什麼要裝在樓頂

帶電的雲，首先是從上往下執行，在高處安避雷針，就首先將雲中的電放掉，以後到房子接觸雲的時候，就基本沒有或只有少部分電而沒有危險了．

5。6 機理

避雷針的防雷作用是它能把閃電從保護物上方引向自己並安全地透過自己洩入大地，因此，其引雷效能和洩流效能是至關重要的。避雷針的引雷效能已有實驗和理論分析如下：一個豎立在平地的避雷針其引雷空域如圖1所示［1］。其中簡化包絡線是一條拋物線，此線即為在正、負雷雨雲下該避雷針的50%擊針擊地平均分界線。圖中小圈為空中各點實驗放電統計資料，表示模擬實驗下行先導的針尖位置，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度與雷電極的極性有關：當雷的極性為正時，雷對避雷針的放電強度高於雷對地；當雷的極性為負時，雷對避雷針的放電強度略低於雷對地。所以在同樣電壓下雷電極對針的放電距離R與雷電極對地的放電距離H是不同的。根據長間隙放電的實驗資料大致有：雷電極為負、地為正時，k=R/H=1．1雷電極為正、地為負時，k=R/H=0．8～0．9，圖2為雷擊針地分介面的理論分析圖，據此可以求出雷擊避雷針和地的理論分界線。圖中L為避雷針尖，其高度為h，P為雷電極頭部，其對地高度為H，E為雷電極正下方的投影點，L、P之間的距離為R。當P點維持k等於某一常數在圖面上運動時，其運動軌跡就是雷擊避雷針和地的理論分界線。分界線以y軸為中心旋轉就是立體的分介面。分介面內為雷擊避雷針的空域，分介面以外為雷擊大地的空域，分介面附近引下的雷擊地面為散擊區。分界線有3種：k=0．9情況下其分界線為一橢圓；k=1．1情況下其分界線為一雙曲線；k=1情況下其分界線為一拋物線，後者為一般分析避雷針接閃效能的理論基礎，它是正負雷擊情況的平均數。圖2的分析結果與圖1的實驗結果是相一致的。結合避雷針的引雷空域再分析避雷針的保護範圍問題，取k=1的情況可得避雷針的保護作用，見圖3。圖3中O1 L為避雷針，K為其高度的中點；MO2為被保護物，N為其高度的中點。假設雷擊距離為hr，雷電先導端頭位於P，PK（實線）為避雷針的引雷分界線，PN（虛線）為被保護物的引雷分界線，它的上部空域都在避雷針的引雷分界線以內。因此，距地面高度大於hr的雷擊將被引向避雷針，被保護物MO2將免於雷擊，這種現象稱為截擊效應；但當雷電先導從低於hr的右側襲來時，避雷針將起不到保護作用，這稱為對被保護物的側擊。所以以P點為圓心，以hr為半徑作圓，此圓從避雷針頂點L經M地面O3點，它以下的部分就是雷擊距離為hr時避雷針的保護範圍。這一分析結果與按電氣幾何理論（EGM）滾球法推出的結果是一致的。EGM理論認為，雷電先導首先進入哪一物體的雷擊距離就對那一物體放電，雷擊距離是雷電流的函式［2］：hr=10I0．65 （1）式中hr為雷擊距離，m；I為雷電流幅值，kA。美國R．H．Lee建議以10 kA作為一般建築物的臨界電流Ic，小於這個雷電流幅值時不會造成雷擊事故，其對應的臨界雷擊半徑hrc為45 m。這一觀點把被保護物的耐雷水平與避雷針的保護率聯絡起來。我國防雷標準GB50057－94《建築物防雷設計規範》規定三類防雷建築物的避雷針保護範圍按hrc為60 m畫定。執行經驗表明這一規定符合我國通用建築物的防雷要求。近年來一些學者對EGM理論又做了修正，稱為先導傳播模型理論（LPM）。該理論認為確定雷擊點除了考慮雷擊距離外尚需考慮迎面先導和下行先導的相對運動。一定幾何形狀和高度的地物能否被一定雷電流幅值的雷電擊中，可用吸引半徑Ra來表述。Ra不僅是雷電流的函式，也是地物高度的函式，並和地物的幾何形狀有關。因為不同形狀和高度的地物，在同一雷電流的下行先導作用下感應的電場強度不同。Ra（I，h）=2．83I0．63h0．40 （2）式中Ra為吸引半徑，m；I為雷電流幅值，kA；h為針狀物高度，m。分析結果指出：當臨界半徑hrc大於避雷針高度h時，EGM所得保護半徑比LPM要小，但不顯著；當臨界半徑hrc小於針高h時，EGM所得保護半徑比LPM要小許多，某些情況下甚致小50%左右；當針高h>hrc時，EGM認為高出臨界半徑的針體部分沒有保護範圍，而LPM理論則認為保護半徑隨針體高度的增加而增加。根據對塔形建築物吸引雷擊次數隨其高度增加而變化的觀測以及長間隙放電棒對棒的實驗結果都證明，避雷針的引雷能力隨其高度的增加而增強，但增加的速度是變緩的。這對LPM的結論給予了支援，可見EGM滾球法未考慮吸引能力隨高度變化是其保護範圍偏小的原因。從理論角度看，滾球法是一種偏於保守、偏於嚴格的方法，它能對避雷針的保護區給出直觀的物理圖象。考慮迎面先導和下行先導的相對運動可得出避雷針的引雷空域，見圖4。圖中hr=vzhT+vxiaT （3）式中hr為雷擊距離，即雷擊半徑，m；vzh為地物或避雷針上迎面先導的發展速度，m/s；vxia為地閃下行先導的發展速度，m/s；T為大氣間隙的放電時延，s。參考圖3可得到LPM理論的一切結論。避雷針的上部有一段可能自身遭受側向雷擊的空間，稱為對針杆側擊區；高架避雷針的引雷能力強，當側方襲來的下行雷電先導被避雷針引近而未能在針端接閃時，會出現閃電擊中避雷針附近地面的情況，使得高架避雷針附近的地面落雷密度較該處平均落雷密度大，該地面稱為散擊區。高聳的建築物和高架避雷針附近地面出現散擊區，遠離避雷針的地方雷擊率不受避雷針的影響，稱為正常區。避雷針周圍空間側擊區、地面的保護區、地面的散擊區和正常區見圖5所示。按我國統計的雷電流幅值最大約為300 kA，其對應的雷擊高度為408 m。取雷擊定位高度為400m，可得出不同高度避雷針的保護區和散擊區的地表半徑見表1。我國舊式民房一般高度在10 m以下，避雷帶和避雷網的高度與房高相同，安裝的短針防雷其高度為1～2 m，它們引起的散擊現象不明顯；高聳建築物和高架避雷針引雷招致雷擊率增高和存在散擊區。我國防雷學者歷來不主張用高架避雷針保護建築物，主張用屋頂短針和避雷帶防雷就是考慮了既能發揮它的引雷作用，又避免增加散雷區。

5。7 保護範圍

1根避雷針的保護範圍當避雷針的高度h≤hr時距地面hr處作一條平行於地面的平行線，以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑畫弧，交水平線於A、B兩點，又分別以A、B兩點為圓心，hr為半徑，從針尖向地面畫弧。如圖1所示，則圖中曲線就是避雷針保護範圍的邊界，保護範圍是一個對稱的錐體。Hr的取值一類防雷建築物為30米二類防雷建築物為45米三類防雷建築物為60米

5。8 避雷針製作、安裝

1。所有金屬部件必須鍍鋅，操作時注意保護鍍鋅層。2。採用鍍鋅鋼管管制作針尖，管壁厚度不得小於3mm，針尖刷錫長度不得小於70mm3。避雷針應垂直安裝牢固。垂直度允許偏差為3/1000。4。焊接要求焊接應採用搭接焊，其搭接長度必須符合下列規定：5。扁鋼為其寬度的2倍（且至少3個稜邊焊接）。6。圓鋼為其直徑的6倍。7。圓鋼與扁鋼連線時，其長度為圓鋼直徑的6倍。8。避雷針一般採用圓鋼或鋼管制成，其直徑不應小於下列數值：a獨立避雷針一般採用直徑為19mm鍍鋅圓鋼。b屋面上的避雷針採用直徑25mm鍍鋅鋼管。c水塔頂部避雷針採用直徑25mm或40mm的鍍鋅鋼管d煙囪頂上避雷針採用直徑25mm鍍鋅圓鋼或直徑為40mm鍍鋅鋼管e避雷環用直徑12mm鍍鋅圓鋼或截面為100mm2鍍鋅扁鋼，其厚度應為4mm．9避雷針宜採用圓鋼或焊接鋼管制成，其直徑不應小於下列數值：針長1m以下：圓鋼為12mm鋼管為20 mm針長1-2m：圓鋼為16mm鋼管為25mm煙囪頂上的針：圓鋼為20 mm鋼管為40 mm

5。9 避雷針製作與安裝注意的質量問題

焊接處不飽滿，焊藥處理不乾淨，漏刷防鏽漆。應及時予以補焊，將藥皮敲掉，刷上防鏽漆。針體彎曲，安裝的垂直度超出允許偏差。應將針體重新調直，符合要求後再安裝獨立避雷針及其接地裝置與道路或建築物的出入口保護距離不符合規定。其距離應大於3m，當小於3m時，應採取均壓措施或鋪設卵石或瀝青地。注意：避雷針如果沒接地將是個迎雷針 ，所以必須謹慎。補充：避雷針的作用沒有一般人想像的那麼好，建築物是否遭雷擊有很多因素，有無避雷針只是其中一種。很多古代的建築物建築在山頂上，沒有遭受雷擊，反而是附近的山谷中容易雷擊，這就是因為土壤電阻率不同。山上砂石多，土壤電阻率大；山谷中多有河流，土壤中水分大，土壤電阻率小。

5。10 工作原理

在雷雨天氣，高樓上空出現帶電雲層時，避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷，由於避雷針針頭是尖的，所以靜電感應時，導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雲層形成了一個電容器，由於它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，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，當雲層上電荷較多時，避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導體。這樣，帶電雲層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把雲層上的電荷匯入大地，使其不對高層建築構成危險，保證了它的安全。

5。11 作用

常規防雷電可分為防直擊雷電、防感應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。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是：避雷針透過導線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場強度增加到極限值的雷電雲電場發生畸變，開始電離並下行先導放電；避雷針在強電場作用下產生尖端放電，形成向上先導放電；兩者會合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達到避雷效果。實際上，避雷針是引雷針，可將周圍的雷電引來並提前放電，將雷電電流透過自身的接地導體傳向地面，避免保護物件直接遭雷擊。

5。12 避雷線、避雷帶和避雷網有什麼區別

避雷線是鐵質的，避雷針是銅質（也可以是銀質的），避雷針頂端向天，避雷線連線避雷網埋地，避雷線連線避雷針，雷雨季節，雷電從天空從避雷針進入避雷線直至埋地的避雷網，是消除雷擊保護建築物或儀器的設施。大都用於建築，變壓器電線竿，機房，發射架等。避雷線分圓截面和扁截面兩大型別。接復層金屬包基體金屬的不同分為：鉛包鋼、鉛包銅、銅包鋼、鉛包鋼避雷線。避雷針用於高層建築、煙囪或油罐上。下引可用避雷線連線。避雷針由針體及安裝類別結構件組成。針類採用不鏽鋼；針體須用銅包鋼圓棒或鋼管為基材 。避雷帶是指沿屋脊、山牆、通風管道以及平屋頂的邊沿等最可能受雷擊的地方敷設的導線。當屋頂面積很大時，採用避雷網。它是為了保護建築的表層不被擊壞，避雷網和避雷帶宜採用鍍鋅圓鋼或扁鋼，應優先選用圓鋼，其直徑不應小於8mm，扁鋼寬度不應小於12mm，厚度不應小於4mm。避雷線適用於長距離高壓供電線路的防雷保護。架空避雷線和避雷網宜採用截面積大於35mm²的鍍鋅鋼絞線。

5。13 網路用語

在網上經常見到避雷針這一詞語，指的是為即將或已經看到雷人的事物而做好心理準備。例如：此帖很雷，請帶好避雷針再進。雷死我了，樓主也不事先提醒我們帶避雷針。

5。14 避雷針原理

一種保護建築物和電力裝置免遭直接雷擊的裝置。其作用是利用尖端放電，減少建築物或儀器內蓄積的電荷，緩和雲層與物體間的電勢差，防止雷擊的發生。避雷針由接閃器、接地引下線和接地體 3部分組成。接閃器通常採用直徑為 15～20mm、長度為1～2m的圓鋼或鋼管，固定於支柱上端經接地引下線與接地體連線。當雷雲對地放電通道發展到臨近地面時，由於避雷針尖端突出地面並有良好接地，在針尖附近的電場強度提高，聚積相反極性的電荷，引導放電。進而防止建築物或儀器蓄積過多電荷而遭受雷擊。一般來講，雷電並不會直接擊中避雷針，而避雷針本身如果被閃電擊中也有著融化及爆炸的危險。 避雷針具有一定的保護作用。保護範圍的計算方法是由執行經驗和實驗室模型試驗結果確定的。工程設計中常用的方法是認為保護半徑是避雷針高度的函式。據中國的規範規定，單支避雷針的保護範圍是一個錐體（見圖）。高度為h的避雷針， 其在地面上的保護半徑r=1。5h；在被保護物高度hx的水平面上，其保護半徑rx為當hx≥時 ，rx=（h-hx）P=h0P當hx< 時，rx=（1。5h-2hx）P當h≤30m時，P=1當30≤h≤120m時，60年代以來，又提出了計算避雷針保護範圍的擊距法，認為保護範圍還受雷電流大小的影響。但迄今為止，還沒有一種為各國科學家和工程師公認的、計算保護範圍的完善方法。

lijiayinghhfgh2014-05-09

防直擊雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器就是大家通常所說的“避雷針”，它透過引下線和接地裝置與大地相連。由於“尖端放電”，大地被感應出的電荷最易沿著避雷針向上形成放電，避雷針高高聳立，高於被保護的所有物體，與雷雲的距離最近，而且與大地有良好的電氣連線，所以雷雲與避雷針附近空間的電場強度相對較大，空氣也最容易被擊穿，避雷針比較容易吸引雷電先驅，使主放電集中在它的上面，雷電流透過避雷針提供的放電通道洩放入地。這樣，雷擊雖然還是發生了，但總是擊向避雷針，而不是擊向要保護的物體，所以避雷針實際是引雷針。它將雷電吸引至自身，使雷電流透過引下線至接地裝置而洩放大地，從而使保護物件免遭雷擊。雷電吸引至自身，使雷電流透過引下線至接地裝置而洩放大地，從而使保護物件免遭雷擊。

墨逸軒2014-05-09

你看一樓 複製的多好呀

HHiton2014-05-09

透過把天上的高壓電吸引到自身，然後再把電傳到地下。