雷雨時(shí)節(jié)，雷鳴巨響總會(huì)讓人驚嘆大自然的神奇。現(xiàn)實(shí)世界中，閃電劈人，擊倒大樹(shù)等雷擊事件常有發(fā)生。聰明的人類發(fā)明了避雷針來(lái)減少高樓建筑遭受雷擊。然而，事實(shí)上，避雷針無(wú)法百分之百地吸引雷電，也無(wú)法完全防止任何的雷電襲擊。這與人們所想的大相徑庭。難道避雷針不是用來(lái)避雷的嗎？它是用來(lái)降低雷擊概率的，但是，因?yàn)槔纂姛o(wú)法預(yù)測(cè)，避雷針無(wú)法做到完全防雷。實(shí)際上，避雷針的主要作用是通過(guò)連地的導(dǎo)線把空氣中的電荷導(dǎo)向地面，提供了一條電線接地的通道將閃電導(dǎo)入地面，來(lái)達(dá)到預(yù)防雷電的目的。

避雷針的發(fā)明

本杰明·富蘭克林(BenjaminFranklin)首次發(fā)現(xiàn)閃電是由電構(gòu)成，就提出了避雷針的設(shè)計(jì)。從邏輯上來(lái)看，如果將一根金屬導(dǎo)電棒放置在某物體的最高點(diǎn)，閃電就會(huì)擊中它，將電直接導(dǎo)入地面后，就能夠避免對(duì)物體本身的損害。然而不幸的是，事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

聽(tīng)起來(lái)覺(jué)得很奇怪吧，因?yàn)榻饘俦旧聿粫?huì)吸引閃電。

在9000多米的高空中，閃電并不知道接下來(lái)它會(huì)擊中什么物體。當(dāng)云層和地面之間的電場(chǎng)發(fā)生分解時(shí)，空氣中一小部分成分會(huì)發(fā)生電離，這稱為步進(jìn)引線。隨著電離一步接一步地往下走，到最后離地面30多米左右時(shí)，才會(huì)發(fā)生一些奇怪的事情。地面上的物體向上射“彩帶”。當(dāng)閃電鏈之間接觸時(shí)，電路就形成了，電流也就流動(dòng)了。就形成了我們平時(shí)所看到的閃電。

閃電

避雷針工作原理

避雷針是建立在本杰明·富蘭克林的閃電消散理論和閃電分流理論兩個(gè)原理的基礎(chǔ)上。

1.閃電消散理論

這個(gè)理論說(shuō)，如果把一個(gè)尖頭的金屬物體指向極化云，這個(gè)金屬物體就能從云中流出一些能量，從而防止雷擊。

該理論實(shí)際上可以被證明。雖然這個(gè)理論在小尺度上站得住腳，但已經(jīng)證明它不能有效地消散風(fēng)暴中積累的大量能量。幸運(yùn)的是，消散裝置(避雷針)的設(shè)計(jì)也是一個(gè)很好的導(dǎo)流裝置。

2.雷電導(dǎo)流理論

閃電轉(zhuǎn)移理論說(shuō)，如果給能量提供了一條更好的路徑，那么能量很有可能會(huì)沿著這條路徑前進(jìn)。

避雷針被設(shè)計(jì)成周圍最高的物體。這使他們離極化云更近，減少了閃電必須穿過(guò)空氣的距離。避雷針是由導(dǎo)電材料制成的，并通過(guò)高導(dǎo)電材料連接到地球上。這提供了一條低阻力的地面路徑，使之成為雷電跟隨的一條更好的路徑。

雖然以上兩種理論在實(shí)驗(yàn)室中都是有效的，但只有導(dǎo)流理論才能提供一種可行的防雷系統(tǒng)。

高達(dá)10億伏的巨大電壓

當(dāng)空氣中一個(gè)異常巨大的負(fù)電荷積聚在地面上時(shí)，在與其對(duì)應(yīng)的空中產(chǎn)生一個(gè)正電荷時(shí)，閃電就會(huì)發(fā)生。由于空氣是一種非常好的絕緣體，因此，必須要巨大的電壓差才能產(chǎn)生電弧。

看過(guò)《回到未來(lái)》三部曲的應(yīng)該知道，馬丁穿越到過(guò)去后，時(shí)間機(jī)器沒(méi)有辦法工作。他找年輕的博士幫忙，博士說(shuō)不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樾枰峁┚薮蟮碾娔懿拍茏寱r(shí)間機(jī)器正常工作，而只有閃電才能產(chǎn)生的電壓達(dá)到12億伏特，這個(gè)能量足夠提供時(shí)間機(jī)器穿越時(shí)間。后來(lái)才想到利用鐘樓的避雷針來(lái)實(shí)現(xiàn)利用閃電。

有關(guān)避雷針的小知識(shí)

1、避雷針不會(huì)吸引閃電

2、避雷針不能保證避免雷擊。

3、避雷針不會(huì)在云中釋放電場(chǎng)。

4、避雷針直通地面，當(dāng)正確安裝時(shí)，它有助于保護(hù)建筑等物體的結(jié)構(gòu)。避雷針其實(shí)就是增加了一定的概率，使避雷針有更多的機(jī)會(huì)與雷電接觸，并試圖將將巨大的電流引導(dǎo)到地面。

5、避雷針有許多不同的樣式，空心、實(shí)心、尖的、圓形的、扁平的，有的還像刷子一樣。所有避雷針都是由導(dǎo)電材料制成的，例如銅和鋁。其中，銅及其合金是最常用的防雷材料。