雷电自然中最常见天气现象之一,它一般出现在夏天且天空有较多的云层的时候。大雷电一般会对我们的房屋甚至人身安全造成隐患,为此,避雷针就被作为保护装置来保障我们的房屋安全,它能够屏蔽掉雷电的伤害。那么避雷针究竟是运用了什么原理来保护房屋的安全的呢?
雷电的成因
在夏天雷雨天的时候,天空中会产生非常多的云层,这些云层通常含有非常多的水分,而且厚度很高,在相互运动的时候就会产生较大的摩擦,尤其是在高空中温度较低的情况下,有的云层中会含有冰晶等物质,它们的相互摩擦之间就会产生大量的正负电荷,正负电荷之间就会产生电压,从而释放出电流,这道电流就是我们所说的闪电,闪电在空气中传播击破了空气使得空气发生震动,穿出了雷声。雷电的电流值和电压值是非常大的,研究表明,雷电的电压至少在100万伏特以上,电流则高达几万安培,闪电的温度则能够达到上万摄氏度,这样的能量如果击中人体或者房屋将会带来不可估量的损害。
避雷针的发明和原理
说起避雷针的发明,我们就会提及到一个家喻户晓的故事:1752年夏天,美国著名科学家为了证明雷电是一种放电现象,讲一个系着金属导线的风筝放入了空中,风筝飞进了雷雨云,被闪电击中,富兰克林发现导线底部的要是上串出一阵火花,并感觉到了身体上一阵巨大的麻木感。由于人工的电能能够被尖端吸收,富兰克林也大胆地假设雷电也能够被吸收,于是在高建筑物上安装尖端装置,底部通入大地,果然,这个装置能够成功地吸收雷电,于是避雷针就诞生了。
避雷针的工作原理非常简单,它实际上是利用导体将雷电的能量和电流导入了大地,这样电流就不会通过导体装置周围的任何物体,并对它们造成伤害。一般来说,高的建筑物上如果安装一个避雷针,当雷电发生的时候,闪电会寻找导体目标,由于高建筑物上有避雷针这个大导体,闪电就会击中避雷针,击中避雷针之后,连接地下的部分就会将电流导入大地,起到对建筑物的保护作用。
随着时代的不断进步,避雷针也不断地得到了演化,现代的避雷针样式都非常多,由于建筑物内部有很多的钢结构,人们可以利用钢结构将雷电导入大地,达到保护建筑物的目的。