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20 2 月, 2024

[避雷針(Lightning Conductor),又稱引雷針、接閃器、鐓珍,是一種用於防雷的裝置,由本傑明·富蘭克林發明。]傳統型避雷針(一代富蘭克林針和二代主動式避雷針)通過吸引閃電並將其導向地下,在一定範圍內保護建築物或電力設備。

然而,由於傳統避雷針會吸引閃電,增加被雷擊的風險,因此誕生了第三代避雷針。這類型避雷針不吸引閃電,而是消散物體的電荷,降低雷電擊中的概率。

避雷針的作用 Play

無論傳統避雷針還是新一代避雷針,其作用都是將閃電電流導向地下,防止雷電損害建築、設備或人體。

一些説法認為,避雷針通過尖端放電現象釋放雷雲中的電荷,但另一些研究表明,尖端放電的電量不足以中和所有電荷。

避雷針的作用

避雷針廣泛應用於全球建築物避雷系統中,有效減少與閃電相關的火災和結構損壞。早期科學家認為避雷針頂端應為尖鋭形狀,但實際試驗表明,棒狀頂端更有效。

為發揮避雷針的作用,應將其安裝在建築物最高點,並使用低電阻電纜接地。第三代避雷針被稱為多針型避雷針,其尖端積蓄電荷吸引雷電,但與傳統避雷針不同的是,它通過尖端放電原理消散靜電,從而達到防雷目的。

避雷針的保護範圍為錐形,其地面範圍半徑大約為避雷針到地面的距離。同時,由於大地電阻的存在,避雷針在被雷擊時會抬高附近地面的電勢,因此在雷雨天氣時不能靠近避雷針,以避免觸電事故。

避雷針的原理是,其頂端尖鋭的結構會在雷雨天氣中感應大量電荷,並與帶電的雷雨雲形成迴路,主動吸引雷電放電。避雷針高於建築物頂部,由於尖端放電效應,避雷針處的場強較大,僅在帶電的雷雲和避雷針之間放電,有效防止雷擊對建築物造成損害。

需要注意的是,避雷針並非完全避免被保護對象被雷電擊中,只能降低被擊中的機率。同時,由於大地電阻的存在,避雷針在被雷擊時會抬高附近地面的電勢,因此在雷雨天氣時不能靠近避雷針,以避免觸電事故。

避雷針的作用

避雷針是一種放置於建築物頂端或高處的裝置,其主要目的是保護建築物免受雷擊的破壞。避雷針的作用原理是利用電磁感應,在雷暴期間提前感應到雷雲中帶電荷的雲層,並通過自身尖端放電,形成向上延伸的電離通道,引導雷電電流從其尖端流入大地,從而避免雷電直接擊中建築物,造成破壞。

避雷針的工作原理

避雷針的工作原理可以分為以下幾個步驟:

步驟 説明
感應 雷暴期間,雷雲中帶電荷的雲層會在避雷針尖端附近產生電場,使避雷針尖端感應到電荷。
電離 受電場作用,避雷針尖端周圍空氣中的分子發生電離,形成電離通道。
放電 隨著感應電荷的累積,避雷針尖端與雷雲之間的電位差增大,當達到一定程度時,就會發生放電,形成向上延伸的電離通道。
引雷 放電產生的電離通道為雷電電流提供了一條低阻抗通路,使雷電電流從避雷針尖端流入接地裝置,並最終流入大地。

避雷針的種類和安裝要求

根據安裝方式和結構,避雷針可分為以下幾種類型:

類型 特點
定點式避雷針 直接安裝在建築物頂部,通常採用單根或多根組合使用
環形避雷針 在建築物周圍安裝連接成環的一圈導體
罐形避雷針 由環形避雷針發展而來,覆蓋範圍更廣
籠形避雷針 將建築物用網狀導體罩住
帶線避雷針 在避雷針尖端與接地裝置之間放置一或多根導線

避雷針的安裝需要符合相關規範,具體安裝要求因國家和地區而異。一般來説,避雷針應安裝在建築物最高點,並根據建築物的高度和麪積選擇合適的避雷針類型和數量。

避雷針的優點和侷限

使用避雷針具有以下優點:

  • 保護建築物免受雷擊:避雷針通過提前感應和引導雷電電流,可以有效保護建築物免受雷電電流的直接破壞。
  • 防止火災和電器設備損壞:雷電電流通過避雷針流入大地,可以防止雷電電流在建築物內部流動,從而避免引起火災和電器設備損壞。
  • 節省成本:避雷針的安裝成本較低,而且可以長期使用,相比於其他防雷措施,具有較高的性價比。

但是,避雷針也存在一定的侷限:

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