避雷針的原理是什麼?

General 更新 2023年10月15日

避雷針的原理是什麼?

避雷針原理

在雷雨天氣,我們有時會—看到一些些參天大樹被雷電擊倒,而周圍的一些高塔、高樓等高層建築卻安然無恙.這是什麼原因呢?

這些參天大樹由於受到帶大量電荷的雲層的感應,也帶上大量電荷,積累的電荷過多時,樹就被擊倒.

在同樣倩況下,高層建築安然無恙恐怕要歸功於避雷針了.在許多高塔上都有於個金屬做的、狀如繡花針、針頭向上直立的東西,這就是避雷針.

那麼,這狀如繡花針、貌不驚人的東西為什麼會有這麼大的作用,能“避雷”呢?

其實,避雷針應叫“引雷針”才合適.

在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層雞,迅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,而靜電感應時,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導人大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全.

避雷針的原理、作用是什麼?

避雷針原理

在雷雨天氣,我們有時會—看到一些些參天大樹被雷電擊倒,而周圍的一些高塔、高樓等高層建築卻安然無恙.這是什麼原因呢?

這些參天大樹由於受到帶大量電荷的雲層的感應,也帶上大量電荷,積累的電荷過多時,樹就被擊倒.

在同樣倩況下,高層建築安然無恙恐怕要歸功於避雷針了.在許多高塔上都有於個金屬做的、狀如繡花針、針頭向上直立的東西,這就是避雷針.

那麼,這狀如繡花針、貌不驚人的東西為什麼會有這麼大的作用,能“避雷”呢?

其實,避雷針應叫“引雷針”才合適.

在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,迅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,而靜電感應時,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導人大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全.

作用

裝置避雷針是避免雷擊的有效方法。在房屋最高處豎一金屬棒,棒下端連一條足夠粗的銅線,銅線下端連一塊金屬板埋入地下深處潮溼處。金屬棒的上端須是一個尖頭或分叉為幾個尖頭。有了這樣的裝置,當空中有帶電的雲時。避雷針的尖端因靜電感應就集中了異種電荷,發生尖端放電,與雲內的電相中和,避免發生激烈的雷電、這就是避雷針能避雷的一方面。但這種作用頂慢,如果雲中積電很快,或一塊帶有大量電荷的雲突然飛來,有時來不及按上述方式中和,於是有強烈的放電,加雷電仍會發生。但這時由於避雷針高過周圍物體,它的尖端又集中了與雲中電異號的電荷,如果雷電是在雲和地面物之間發生,放電電流主要通過避雷針流入大地,因此,不會打在房屋或附近人的身上,只會打在避雷針上了。由此可見,避雷針的尖端放電作用會減少地面物與雲之間打雷的可能性;到了不可避免時,它自己就負擔了雷的打擊,房屋與人得到了安全。

由於避雷針的構造和作用,我們要特別注意保持避雷針的良好導電性。一旦有一處聯接不好,或斷了,斷口以上的一段就成為一個隔離的導電系統。當雲中有電荷時,這隔出的部分上部感應出與雲中電異號的電荷,而下部感應出與雲中電同號的電荷,如果上部和雲中電起放電作用時,強大的放電電流只能通過建築物放出大量熱量,於是引起雷擊。這樣不但不能避雷,反而還招來雷禍。為防意外,高大建築物最好豎起幾條避雷針。另外,每一又避雷針只能保護一定的建築面積。對於較大的建築物也需要豎起幾條避雷針。

避雷針是根據什麼原理製成的?

避雷針的原理和應用

避雷針,又名防雷針,是用來保護建築物等避免雷擊的裝置。在高大建築物頂端安裝一個金屬棒,用金屬線與埋在地下的一塊金屬板連接起來,利用金屬棒的尖端放電,使雲層所帶的電和地上的電逐漸中和,從而不會引發事故。按照所要保護的建築物的大小,避雷針有各種各樣的規格。

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。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接。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,促進了人類和自然的諧相處。

避雷針的作用

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:避雷針通過導線接入地下,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,將雷電電流通過自身的接地導體傳向地面,避免保護對象直接遭雷擊。當避雷針截受雷擊時,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杆之間有3mm間隙,構成耦合電容,同時外殼通過一個電感線圈接地(中心接地杆)當下行先導接近接閃器時,由於頻率極高,電感呈開路狀態,電容對高頻呈現短路特性,因此耦合電容作用下,接閃器表面電場強度迅速增加,直至觸發雪崩過程,從而能在頃刻間將雷電流洩放入地,以至有效的達到防雷害保安全的目的。

避雷針的工作原理:

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,而靜電感應時,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導人大地,使其不對高層建築構成危險,保證了建築物的安全.

避雷針工作原理

避雷針的原理是利用尖端放電現象,讓由地球大氣層中雷雲感應出的電荷及時地釋放進入罰球地面,將電荷減低及中和,避免其過分的積累而引發巨大的雷電擊中事故,並保護被雷電擊中的建築物或設備。同時,在雷電發生時,避雷針還能吸引雷電的放電通道,讓雷電電流從避雷針流入地球的土地裡,避免巨大的電流對建築、設備、樹木造成破壞或者傷害偶然在地面之上走動的動物。

避雷針利用什麼原理來避電的

這些參天大樹由於受到帶大量電荷的雲層的感應,也帶上大量電荷,積累的電荷過多時,樹就被擊倒.

在同樣倩況下,高層建築安然無恙恐怕要歸功於避雷針了.在許多高塔上都有於個金屬做的、狀如繡花針、針頭向上直立的東西,這就是避雷針.

那麼,這狀如繡花針、貌不驚人的東西為什麼會有這麼大的作用,能“避雷”呢?

其實,避雷針應叫“引雷針”才合適.

在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,迅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,而靜電感應時,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導人大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全.

避雷針的工作原理是怎樣的

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:避雷針通過導線接入地下,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,將雷電電流通過自身的接地導體傳向地面,避免保護對象直接遭雷擊。通俗的解釋就是:避雷針的作用像雨傘為人們遮雨一樣,覆蓋著它一定範圍內的建築設施,一旦有雷電進入到了這個傘狀的範圍,雷電就會被避雷針吸引過來,再通過本體洩人大地,從而使傘狀以下的建築不被雷擊。避雷針之外還有避雷線,它是通過防護對象的制高點向另外製高點或地面接引金屬線的防雷電,它的防護作用等同於在弧垂上每一點都是一根等高的避雷針。後來發展了避雷帶,就是在屋頂四周的女兒牆或屋脊、屋檐上安裝金屬帶做接閃器來防雷電,即如你所說的那種。避雷帶的防護原理與避雷線一樣,由於它的接閃面積大,接閃設備附近空間電場強度相對比較強,更容易吸引雷電先導,使附近尤其比它低的物體受雷擊的機率大大減少。再後來又發展了避雷網,分明網和暗網。明網是在避雷帶的中間加敷金屬線製成的網,然後通過截面積足夠大的金屬物與大地連接的防雷電,用以保護建築物的中間部位。暗網則是利用建築物鋼筋混凝土結構中的鋼筋網進行雷電防護,只要每層樓的樓板內的鋼筋與樑、柱、牆內的鋼筋有可靠的電氣連接,並與層臺和地樁有良好的電氣連接,形成可靠的暗網,則這種方法要比其他防護設施更為有效。

法國易敵雷擁有超過40年豐富防雷器生產和防雷工程經驗和一支強大的由法國最著名大學和研究機構組成的工程師隊伍,使INDELEC("易敵雷") 防雷器成為雷電保護裝置的專家。不論在法國以至世界各地,PREVECTRON防雷器經過數十年勢不可擋的成功,INDELEC(易敵雷)目前正全力推出其最新研究成果:PREVECTRON(第二代)避雷針。(以下稱PREVECTRON 2)

INDELEC避雷針是如何動作的

當雷暴來臨時,所產生的能量是相當巨大的(每米達到幾千伏),PREVECTRON 2早期預放電防雷器的空氣終端從自然界的電場中吸收能量,下端能量收集電極把電能量貯存在 防雷器觸發裝置內。每當閃電發生前,場強度會迅速增強,當防雷器貯存的能量達到某一水平,空氣終端便會把信息輸送往防雷器電觸發裝置,在空氣終端的尖端便會產生火花,並使尖端周圍的空氣離子化,形成尖端放電現象。

INDELEC早期預放電避雷針原理

在空氣終端的尖端的離子化可被表徵為: 控制離子的釋放:PREVECTRON 2早期預放電防雷器的觸發裝置容許離子在極短的時間內放電, 防雷器觸發系統極度的準確性意味著離子可在極準確的時間被釋放,換句話說,在主閃電發生前的剎那間。 CORONA效應的觸發:大量初始電子的存在,連同迅速增強的電場令自然的CORONA效應觸發時間減少。 預期上引放電通道:PREVETRON 2早期預放電避雷針被設計成從其尖端產生一預期上引放電通道,並早於那些鄰近高點產生,這就表示著PREVECTRON 2早期預放電避雷針成為了在其保護範圍內最有影響力的一點。在實驗室測量時,這個觸發時間的提前時間被定義為△T,代表了與單一棒比較起來,PREVECTRON 2早期預放電避雷針......

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