避雷针由接闪器、接地引下线和接地体 3部分组成。通俗地说,这个球体能够接触到的地方就是雷能够打到的地方,球体接触不到的地方就处于接闪器的保护范围之内。接闪器通常采用直径为 15~20mm、长度为1~2m的圆钢或钢管,固定于支柱上端经接地引下线与接地体连接。当雷云对地放电通道发展到临近地面时,由于避雷针突出地面并有良好接地,在针尖附近的电场强度提高,聚积相反极性的电荷,引导放电。进而防止建筑物或仪器蓄积过多电荷而遭受雷击。一般来讲,雷电并不会直接击中避雷针,而避雷针本身如果被闪中也有着融化及炸的***。
避雷针具有一定的保护作用。正因为这个原因,也有人建议将避雷针改名为引雷针,但总的来说,还是接闪杆这个名称较为贴切。保护范围的计算方法是由运行经验和实验室模型试验结果确定的。工程设计中常用的方法是认为保护半径是避雷针高度的函数。据中国的规范规定,单支避雷针的保护范围是一个锥体(见图)。高度为h的避雷针,其在地面上的保护半径r=1.5h;在被保护物高度hx的水平面上,其保护半径rx为当hx≥时,rx=(h-hx)P=h0P当hx< 时, rx=(1.5h-2hx)P当h≤30m时,P=1当30≤h≤120m时,60年代以来,又提出了计算避雷针保护范围的击距法,认为保护范围还受雷电流大小的影响。但迄今为止,还没有一种为各国科学家和工程师公认的、计算保护范围的完善方法。
成功地进行了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吸收,那么闪电也能被吸收。国内避雷针市场鱼龙混杂,一些代理国外品牌的经销商大肆宣传自己的产品符合国外***标准,其中真假难辨,建议采购时按照国标和IEC的标准来考察产品。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一个有重大应用价值的技术成果。
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