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避雷针

避雷针(英語:Lightning Conductor),或称引雷针接闪器、鐓珍,可以称为避雷导线,最早由本傑明·富蘭克林發明,第一代避雷針也以其命名為富兰克林针。除此之外還有第二代避雷針,主動式避雷針,又稱阿波羅避雷針,以及第三代避雷針,多針型避雷針。傳統的避雷針(一代富蘭克林針與二代阿波羅針)是一种用于牵制闪电的电击到地面的设备,它是一种能截引闪电,将闪电的电流导入地下装置,并能在一定的面积范围内保护地面建筑物或电力設備,使受电击物备免受雷电破坏的金属物装置。常用的制造材料为

雷电从避雷针上方突出的部分被导入

而新型的第三代避雷針也同樣能將閃電的電流導入地下裝置,但不同於傳統避雷針的是它不會去吸引閃電,而是會大幅降低閃電雷擊的機率,更加安全可靠。

原理

 
安裝在雕像頂端的避雷针

在雷电发生时,避雷针能吸引雷电的放电通道,让雷电电流从避雷针流入地球的土地里,避免巨大的电流对建筑、设备、树木造成破坏或者伤害偶然在地面之上走动的人或动物。

有一種說法認為避雷针可利用尖端放电现象,让地球大气层中雷云中的电荷及时地释放,通过避雷针进入地球地面,将电荷减低及中和,避免其过分的积累而引发巨大的雷电击中事故,并保护被雷电击中的建筑物或设备。[1]但也有研究指出尖端放電的電量,並不足以中和所有電荷。[2]

避雷针是广泛地使用于全世界的建築物避雷系统中,并且效果良好,因为它们大大地减少了与闪电相关的火灾和建筑物结构损坏。

早期美国科学家认为避雷针向天的一端应该是一个尖端形状,而英国科学家则认为向天的顶端应是一个球体形状的效果比较好。事實上,實際試驗證明最佳的避雷針是棒狀,頂端略鈍。為發揮避雷針的作用,避雷針應安裝在建築物的最高點,以低電阻電纜接地到地下的土地或水。

目前也有第三代避雷針,名為「多針型避雷針」,外型不像傳統避雷針為一根針狀的「凸針」而是由多根細針所組成的「多針」凸針的尖端處會積蓄電荷去吸引雷電,而多針則相反,其原理並非透過引雷將雷電導入大地中,而是利用尖端放電原理,將尖端中的正離子消散,從而使雷電與建築無法相互吸引,達到防雷的目的,這種避雷針常安裝於工廠、船舶或飛機上,相比傳統的富蘭克林或阿波羅避雷針更加可靠安全。

简介

避雷針保護的區域為錐形,其地面範圍的半徑約為避雷針到地面的距離。避雷针不能完全避免被保护的建筑或电力设备被雷电击中,只能降低被击中的機率。同时因为大地电阻的存在,避雷针被雷电击中时会抬高其附近地面的电势,所以,在雷雨天气时不能靠近避雷针,避免发生触电事故。


歷史

亚洲

  • 中国

唐代《炙毂子》一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。(請求來源) 《唐會要》蘓氏駿曰:東海有魚,虬尾似鴟,因以為名.以噴浪則降雨.漢栢梁災,越巫上厭勝之法,乃大起建章宮,遂設鴟魚之像于屋脊,畫藻井之文于梁上,用厭火祥也,今呼為鴟吻,豈不誤矣哉? 這裡記載螭尾僅是作為厭勝之法的象徵意義,並未提及實際避雷防火的作用.

  • 斯里蘭卡

某些最古老的避雷导线也可以在斯里蘭卡找到,好像追溯到一千年前的阿努拉德普勒王国的地方可发现由铜制成金属物安装在每个建筑物的高处点。

美洲

  • 美国

现代避雷针是美国科学家本傑明·富兰克林于1752年7月的一个雷雨天中所发明的。当时他是用了一個捕捉雷电的风筝实验作試驗。此风筝实验证实了他的推测理論,并发明了避雷针。[3]

其它使用方式

在船舶上使用

英国人哈利士(William Snow Harris ,1-4-1791 – 22-1-1867)于1820年发明了在木帆船使用的避雷针装置。

在飞机上的使用

飛機外殼為金屬,因此即使被雷擊中,並不會對機上乘員造成傷害,飛機的機翼也會裝有放電棒以將電能釋放回大氣之中。但由於鼻錐內裝有雷達,故鼻錐外殼不能使用金屬材質,為保護雷達,機鼻外殼嵌有幾條金屬線,雷擊時金屬線會吸收電流導到金屬的機身,降低雷達受損的機率。

相关条目

参考資料

  1. ^ . 國立中央大學科學教育中心. [2021-05-04]. (原始内容存档于2021-05-04). 
  2. ^ (PDF). 鹿林天文台. [2021-05-04]. (原始内容 (PDF)存档于2021-05-04). 
  3. ^ 陳炳聖. 《萬物簡史》. 源樺. 2007. ISBN 986828421X. 

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