作业帮高大建筑物上安装避雷针可以用静电解释吗?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 05:56:02
高大建筑物上安装避雷针可以用静电解释吗?
高大建筑物上安装避雷针可以用静电解释吗?
高大建筑物上安装避雷针可以用静电解释吗?
建筑物和种种重要设施的行之有效的避雷措施——避雷针是美国科学家富兰克林发明的.他用科学实验证明了闪电就是静电高压放电,之后避雷针防雷的技术也就有了科学的基础.200年来人们的长期实践,进一步证明了避雷针是可靠的.
在世界各地,处处可见避雷针的踪迹.楼层、厂房、烟囱、火箭航天器发射塔、卫星天线等的顶部高高地耸立着一根,甚至几根金属杆,那就是避雷针.
我国古建筑物中的宝塔,有些用铁链从塔顶引下,末端埋入水井中,这样的宝塔很少被雷击毁.中世纪,欧洲许多教堂的尖顶由于高耸于云端,常常是雷击的目标.但也有个别的高大建筑却能幸存下来.如有一座大教堂,以镀金的金属覆盖了教堂的圆顶,圆顶四周又竖起了一些尖头长铁棒.金属圆顶通过泄水铁管与地面的铁制下水槽相连.这些古建筑完整地保存下来,当年人们并不清楚其中的道理.只有在科学发展之后,人们才揭示出它们为什么未被雷击毁之谜.
1752年,富兰克林创制了世界上第一根避雷针.不久即在美国推广使用,随后英国从1762年,德国从1769年也开始陆续使用了避雷针.
避雷针为什么能避雷呢?
有人认为,避雷针在雷雨云的感应下产生尖端放电,能中和掉雷雨云中所带的电荷,从而避免发生雷击.也有人认为,避雷针是吸引闪电电流,并把它导入地下.我们必须弄清楚哪一种说法是正确的,才能设计避雷针,有效地避免雷击.
实验测量表明,避雷针在雷雨云的电场作用下所释放的电量是微不足道的.一根避雷针的尖端放电电流一般只有几个微安,而一次中等的雷击能释放大约25~30库仓的电量.这相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量.
富兰克林指出,避雷针在雷暴期间的放电电流太小了,它的作用是把闪电引向自身,并沿着它流入大地,不让闪电电流窜到建筑物的各部分去.
避雷装置一般地由接闪器、引下线和接地体三部分组成.避雷针只是接闪器的一种形式,是吸引闪电电流的金属导体,然后通过引下线把闪电电流引到接地体上.接地体是埋设在地下的导体,它可把闪电电流泄放到大地中去.
雷电是一种大气中放电现象.雷电在形成过程中,某些部分积聚起正电荷,另一部分积聚起负电荷,当这些电荷积聚到一定程度时,就产生放电现象.这种放电有的是在云层之间进行,有的是在云层与大地之间进行.后一种放电也就是落雷,会破坏建筑物、电气设备,伤害人畜.这种放电时间短促,但电流异常强大,能达到数万安培到数十万安培.放电时产生强烈的光,这就是闪电.闪电时,将释放出大量热能,瞬间能使空气温度升高1万～2万℃,空气的压强可达70个大气压,威力巨大.
我省地处雷暴高发地区,全省年平均雷暴日数为40－65天,最多年份达85天.年平均雷电日只能给人们提供概略的情况.事实上,即使在同一地区内,雷电活动也有所不同,有些局部地区,雷击要比邻近地区多得多.这种现象我们称之为“雷击选择性”.
雷击位置经常在土壤电阻率较小的土壤上,如：金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、山坡与稻田接壤的地上和具有不同电阻率土壤的交界地段；在湖沼、低洼地区和地下水位高的地方也容易遭受雷击.此外地面上的设施情况,也是影响雷击选择性的重要因素.高耸突出的建筑物容易遭受雷击.在旷野,即使建筑物并不高,但是由于它是比较孤立、突出,因此也比较容易遭受雷击.在田野里供休息的凉亭、草棚、水车棚等遭受雷击的事故是很多的.建筑的结构、内部设备情况和状态,对雷击选择性都有很大关系.金属结构的建筑物、内部有大型金属体的厂房,或者内部经常潮湿的房屋,由于具有很好的导电性,都比较容易遭受雷击.