避雷针原理(自建房子如何安装避雷)

在电闪雷鸣的天气里，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，很容易被雷击断或着火，而一些高层建筑却频繁被雷击却能屹立不倒，安然无恙？仅仅是因为建筑比树木坚固吗？

要回答这个问题，就不得不提一个我们生活中常见的“神器”——避雷针。那么避雷针是如何防雷的呢？是否安装了避雷针，雷电会避开这个建筑？我们继续往下看。

建筑物上的避雷针“引雷”|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工作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三部分组成。避雷器一般采用长度为1-2m，直径为15-20mm的圆钢或钢管，固定在支柱上端，通过接地引下线与接地体连接。

遇到雨雪天气，一些高层建筑可以在带电的云层中感应到大量的正电荷。雷云靠近地面放电，会扭曲地面电场。在这个被闪电击中的短暂放电过程中，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

由于避雷针的顶端设计成尖状，当静电感应避雷针针刺时，会积累大量电荷。避雷针与这些云之间形成一个电容，与带电的云形成一个通道，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，避雷针处的场强极高，只会在带电云层和避雷针之间放电，从而有效防止建筑物被雷电损坏。

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。

首先是直击雷防护:主要是防止雷电直击建筑物。比如在一些高层建筑中，必须安装避雷针或其他防雷设施，以减少雷击产生的巨大电流沿着建筑物向大地泄漏的过程，减少对建筑物造成的损害空。

其次是感应雷的防护:感应雷是雷击产生的电磁感应作用于建筑物的金属导线，损坏电子元器件的现象。避雷针主要用于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危险，直接或间接地对建筑物或楼层的电气系统造成一定程度的破坏。

因此，在雷雨天气，室内家用电器一定要及时断电，可以有效保护人们的生命财产安全。

雨天注意家电停电|来源:搜狐

三

避雷针技术古已有之。

值得一提的是，我国古代人民已经在实践中应用了避雷针技术。

唐代《焚毂》一书中记载，汉代百良殿失火。有人建议在屋顶上放置鱼尾形的铜瓦，以防止闪电引起的天火。这里说的屋顶鱼尾状金属装饰，其实也有防雷的功能，可以算是现代避雷针的雏形。

法国旅行家马根兰(Cabriolet de Maganland)在1688年写的《中国新事物》一书中记载，中国的屋顶两端有一个上翘的龙头，从龙口伸出的弯弯曲曲的金属舌伸向天空空，舌根用一根小电线连接，直通地面。

这个奇妙的装置可以在雷击时起到避雷作用，从而防止雷电破坏建筑物。如果闪电击中房屋，电流会沿着电线从龙舌兰传导到地面，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。

中国很多古建筑历经沧桑而幸存下来，很大一部分原因就在于这些古建筑所采用的防雷技术，比如古塔上的宝塔，古建筑上的飞檐。

古塔上的宝塔能在雷电场中产生强大的电晕电流，从而起到防雷避险的作用。对于古代的普通建筑，在每个飞檐角上放置一个铜兽首飞檐或一个铜瓦，然后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:宝塔、飞檐|来源:视觉中国

总之，避雷针的设计原理是人为地将雷雨云中的电荷触发到地面，避免雷雨云中的大规模放电对人、建筑物和家用电器造成伤害和损失。了解避雷针的发明历史、工作原理和保护作用，在生活中采取必要的预防措施，避免雷击伤害。

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