在雷雨天气，你有没有想过这样一个问题:为什么各种树木，尤其是空空地上的树木，总是很容易被雷击，会断裂或着火，而一些高层建筑在频繁被雷击后，却能屹立不倒，安然无恙？仅仅是因为建筑比树木坚固吗？
要回答这个问题，就不得不提一个生活中常见的“神器”——避雷针。那么避雷针是如何防雷的呢？如果安装避雷针，闪电会避开这个建筑吗？我们继续往下看。
建筑物上的避雷针“吸引闪电”|来源:https://metro.co.uk
一个
避雷针的工作原理
现在人们对避雷针的原理已经有了清晰的认识，避雷针通常由接地体、接地引下线和接闪器组成。通常，避雷器用圆钢或钢管制成，长1-2米，直径15-20毫米，固定在支柱上端，通过接地引下线与接地体相连。
遇到雨雪天气时，一些高层建筑可以感应到带电云层中大量的正电荷。雷云放电接近地面时，会扭曲地面电场。在被雷击的短时间放电过程中，巨大的电能瞬间转化为光、热等能量，导致建筑物的破坏。
避雷针工作原理|来源:https://qsstudy.com
由于避雷针的顶端被设计成尖状，当避雷针被静电感应到针上时会积累大量的电荷，避雷针与这些云之间会形成一个电容，与带电的云形成一条通路，从而主动吸引雷电向避雷针放电。
当安装高于建筑物的避雷针时，由于尖端放电效应，避雷针处的场强特别大，它只会在带电云和避雷针之间放电，从而有效地防止了雷电对建筑物的破坏。
2
避雷针的作用
通过上面的简单介绍，我们可以知道避雷针真正的作用不是防雷，而是引雷。建筑物内安装避雷针及相关防雷设施主要有以下两个作用。
首先是防直击雷:主要是防止雷电直击建筑物。比如一些高层建筑必须安装避雷针或其他防雷设施，以减弱雷击产生的巨大电流沿建筑向大地泄漏的过程，减少对建筑内部造成的伤害空。
其次是对感应雷的防护:感应雷是雷电产生的电磁感应击中建筑物的金属线路，损坏电子元器件的现象。避雷针主要保护家用电器和弱电设备。另外，安装漏电保护器也可以起到保护家用电器的作用，同时一定要做好防雷接地。
如果闪电击中地板上的混凝土柱，电流可能会沿着建筑物内部的金属传导到大地。
如果住宅楼层没有采取必要的防雷接地措施，雷电流产生的能量无法有效释放，那么它所经过的楼层就会有一定的危险性，直接或间接损坏建筑物或楼层的电气系统。
因此，遇到雷雨天气，室内家用电器一定要注意及时断电，这样可以有效保护人们的生命财产安全。
注意雷雨天家用电器停电|来源:搜狐
三
避雷针技术古已有之。
值得一提的是，我国古代人民早已在实践中应用了避雷针技术。
唐代《焖毂》一书中记载，汉代百良殿失火。有人建议在屋顶上放一块鱼尾形状的铜瓦，以防止闪电引起的天火。这里所说的屋顶鱼尾状金属装饰，其实是有防雷功能的，可以认为是现代避雷针的雏形。
法国旅行家Cabriobe Damaganlan在他写于1688年的《中国新事件》一书中记载:中国的屋顶两端有一个上翘的龙头，从龙口伸出的扭曲的金属舌头伸向天空空，舌头根部用一根细小的铁丝连接着，直通地面。
这种奇妙的装置可以在闪电的瞬间起到防雷的作用，防止雷电破坏建筑物；如果闪电击中建筑物，电流将从龙舌兰沿着电线传导到地面，以防止闪电直接摧毁建筑物。
这说明我国古建筑中的防雷装置在原理上与现代避雷针基本相似。
我国许多古建筑历经沧桑，但仍屹立不倒。很大一部分原因是这些古建筑都采用了防雷技术，比如古塔上的宝塔，古建筑上的飞檐。
古塔上的塔闸能在雷电场中产生强大的电晕电流，从而起到抑雷避险的作用；古代的普通建筑，每一个飞檐上都放上铜飞檐或铜瓦，再通过铜线与地面相连，祈求平安。
古人虽然不懂避雷针的原理，但还是不自觉地使用了避雷针技术，这是古人多年经验和智慧的结晶。
中国古建筑防雷措施:塔和飞檐|来源:视觉中国
总之，避雷针的设计原理是人为地将雷云中的电荷感应到地面，从而避免雷云中大规模放电对人、建筑物、家用电器造成的伤害和损失。了解了避雷针的发明历史、工作原理和保护作用后，在生活中要采取必要的预防措施，避免雷击损失。
审计专家:詹
中国气象科学研究所博士。
来源:数字北京科学中心
编辑:埃里克，伊尔刘易斯
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