避雷针为什么能避雷呢?
有人认为。避雷针在雷雨云的感应下产生尖端放电,能中和掉雷雨云中所带的电荷,从而避免发生雷击。也有人认为,避雷针是吸引闪电电流,并把它导入地下。
如果避雷针的作用是前者,那么放电的尖端越多,放电中和的效果就应该越好。让我们看看实际情况。树木是导体,森林的数不清的树枝梢就如放电尖端。照理说,雷雨云飘过森林上空时,云中的电荷应该受到这么多尖端放电的电荷所中和,消雷作用应是最明显的了,但森林遭雷击的事例却屡见不鲜。美国有人在一空军基地把一 个用几百个放电尖端做成的阵列装在一座360米高的天线塔上,用以保护该塔免受雷击,但在3个月之内就受到了11次雷击,其中有5次已拍下了照片。
实验测量表明,避雷针在雷雨云的电场作用下所释放的电量是微不足道的。一根避雷针的尖端放电电流一般只有几个微安,而一次中等的雷击能释放大约25-30库仑的电量。这相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量。
避雷针的作用是“引雷”,而不是“避雷”。正确的名称应是“引雷针”,但“避雷针”这个名词是从英文译过来的,原文并没有避雷的意思,是百余年前的译者根据自己的理解所译的,一直流传至今。大家用惯了,只要认识了它的作用,延用这个名词也无妨。
为什么避雷针能吸引闪电
这就要联系到静电放电现象了。闪电其实就是两个带异号电物体之间的火花放电。带电体的突出部位的尖端附近电场强度最强,空气首先在这里击穿,电流就从这里开 始流通。雷雨云与大地也是一对带电体,地面的突出部分的尖端附近同样也是空气最易击穿的地方。在建筑物的最高端装上金属尖杆,显然火花放电最易在此处发生,这就是避雷针吸引闪电的道理。闪电电流要流入大地,需要导电通道,所以必须用较短导线把金属尖杆连接到接地装置上,不让闪电电流窜到建筑物的各部分去。
避雷装置一般由接闪器、引下线和接地体三部分组成。避雷针只是接闪器的一种形式,此外还有避雷带、避雷网等。通常书刊中所说的避雷针,其实常常是泛指包括接闪器、引下线和接地体三者在内的整个避雷装置,而不是单指杆状的接闪器。
接闪器也叫受雷器,是吸引闪电电流的金属导体,常用的针式接闪器也就是避雷计。接闪器一般用镀锌钢筋、钢带或钢管制作,由于闪电电流通常沿导体的表面流动, 因此,避雷针应有尽可能大的横截面积。针的顶端不一定呈尖形,做成圆球形、扁形均可。也不必专门做成几个叉状,它对增加吸引效果并不显著,也不经济。针必 须安装牢靠,能经受住风吹。
引下线是敷设在房顶上、墙壁上或墙壁内的导线,通过它可把闪电电流引到接地体上。可用圆钢或钢带做成。它的横截面积也要尽量大些。引下线的敷设路径越短、越直越好,而且要安装在人不易接触到的隐蔽地方。在离地面约2米一段的引下线应该用插在地下的金属套管套 起,以免受损。最好不要用绞线做引下线,因为它易腐蚀。还要避免引下线出现急转弯和拐角,在这些地方受闪电电流冲击易折断,最好采用弧线,并牢固固定。如 果采用多根引下线分头引导电流,每两根之间的距离尽量远些。
接地体是埋设在地下的导体。它可把闪电电流泄放到大地中去。接地体常用镀锌扁铁或钢筋等做成。为了使它能与大地有较大的接触面积,可将它做成栅状或网状,埋在导电性能好的土壤中,如湿土或粘土中。深埋一般不小于0.5一0.8 米。埋设接地体还应考虑避开人易通行的地点,以免行人遭到闪电电流的跨步电压之害。
总之，避雷器的作用不是“避雷”，也即是说避雷器不是用来使建筑物免受雷击的，而是在雷击建筑物的时候通过一系列的设备将大电流顺利放到大地，从而使建筑物免受损坏。
《参考 电气之家论坛 安装避雷后建筑物还会遭遇雷击吗》http://bbs.elecbloc.com/read-163-1
