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美国科学家富兰克林。他在研究闪电和人工摩擦产生的电的一致性时,从两者的类比中做出了这样的推测:既然人工产生的电能被尖端吸收,那么闪电也可以被尖端吸收。于是设计了风筝实验,风筝实验的成功反过来印证了他的推测。据推测,如果一个复杂的设备可以放置在一个高的物体上,就有可能将闪电引入地面。
在高楼顶部固定一根几米长的细铁条,用绝缘体将其与建筑隔开。然后在铁棒底部连接一根电线。然后将电线引入地下。富兰克林称这种避雷器为避雷针。经过试用,可以起到防雷的作用。
当雷云放电接近地面时,地面电场会发生畸变,在避雷针顶端形成局部电场强度集中的空间,影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入地面,从而防止被保护对象遭受雷击。
也许人们认为避雷针的意思是它可以防止被保护对象被雷击。其实恰恰相反,避雷针就是避雷针。避雷针由接闪器、引下线和接地体组成。避雷器是指被雷电直接拦截的避雷针的针、避雷线、避雷带和避雷网,以及用于避雷器的金属屋顶和技术部件。引下线是指连接避雷器和接地体的金属导体。接地体是指埋在土壤或混凝土基础中用于分散的导体。
用来保护建筑物、大树等免受雷击的装置。在被保护对象顶部安装避雷器,用符合规范的导线与地下排水地网连接。避雷针的规格必须符合国家标准,每个防雷类别要求的避雷针高度规格是不一样的。当雷云放电接近地面时,会扭曲地面电场。在避雷针顶端形成局部电场集中的空间,从而影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针放电,然后通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地,保护被保护对象免受雷击。
一般来说,一级保护是半径30米的保护范围,二级保护是45米,三级保护是60米。通过“滚球法”和“贴现法”可以得到避雷针的保护范围。贴现法设计简单明了,不用花太多材料就可以使用,但是如果建筑太高就不适合使用贴现法。滚球法可以通过网络计算的方法来测试保护范围,计算起来非常复杂,需要投入大量的成本。
比较折现法和滚球法,我们发现滚球法是一种更成熟的计量方法。准备一个球体,球体会围绕建筑旋转。在球体滚动范围内,没有被球体碰到的地方就是安全区,也就是闪电够不到的地方。避雷针也有局限性,保护范围有限,所以我们可以在建筑物上看到很多避雷针。
避雷针安装的越高越多,对建筑物的保护也就越大。经过改进,现在的避雷针已经成为一种更安全、更实用的装置。这种装置被称为“暗笼避雷网”,它将建筑物内的金属连接在一起,形成一张巨大的金属网。这种避雷网屏蔽效果好,使用起来非常方便,还具有美化外观的功能。还可以作为引下线,将电流引入大地,安全性十足。
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