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避雷針的尖端為什麼時間的

發布時間: 2022-08-17 10:12:07

1. 避雷針為什麼是尖的

自Franklin發明避雷針以來,它的形狀一直是尖的,並一直沿用到現在。但迄今尚沒有大家 一致接受的形狀結構標准。避雷針的安裝減少了建築物被雷電的破壞,但它鄰近的物體有時會遭 到雷擊。眾所周知,避雷針實際是引雷針,但在什麼樣的條件下,下行雷電先導能被吸引到避雷 針上進而產生回擊,尚缺乏量化的研究。最近,美國佛羅里達州的國際雷電研究和試驗中心的理論研究專家,從理論分析計算、尖端放電過程的實驗室測量、研究以及不同形狀避雷針的現場測量和運行結果比較等方面,全面系統地研究了這一問題,得出結論認為:頂端鈍的避雷針要優於傳統上一直沿用的尖的避雷針,並進而提出了避雷針結構形狀的具體設計。

在當頂雲攜帶負極性電荷的情況下,空氣中存在的自由電子,會被地面接地尖端的強電場吸引向尖端加速運動,因碰撞中性分子釋放更多自由電子,從而產生雪崩現象,並在其後留下一個正離子形成的電荷柱。當環境電場足夠強時,雪崩持續發生,其後的正離子電荷柱(即正先導)可以在環境電場的作用下持續向上傳播,並和下行負先導連接而形成回擊。雖然在常壓下,產生電子雪崩的電場超過6MV/m,但正先導在約440kV/m的環境電場中即可持續傳播。避雷針必須在其頂端一定距離范圍內產生這種電場才能吸引下行雷;另外下行先導接近避雷針時,它所產生的電場增強率必須使正離子柱的累積伸展超過它因在電場作用下的遷移而被清除的速率。而頭部鈍的 避雷針要比尖的更能滿足這些條件。

將避雷針等效為接地的垂直細長半橢球體,可以計算其頂端電場增強因子隨距離的變化。結果表明,形狀尖的頂端(其曲率半徑遠小於橢球體半長軸高度),其電場隨離開頂端的距離迅速減小。當距離等於一個曲率半徑時,電場減弱為頂端的1/3。而鈍的頂端,電場隨距離的減弱要小得多。當距離超過6mm時,10mm半徑的橢球體頂端附近的電場增強要遠大於0.1mm半徑的橢球體。計算還表明,曲率半徑小於0.5mm的橢球體,在距離頂端超過0.25mm 時,電場將小到不可能產生電子雪崩的程度。計算也表明,當下行負先導逼近時,在鈍的橢球體頂端因電子雪崩的產生而形成的累積正電荷柱,其正離子因遷移和相互排斥而被清除(因而使正先導不能向上持續傳播)的時間要遠大於尖的橢球體。

根 據以上分析,還進行了不同尖端形狀避雷針的野外現場實驗。在1994-2000連續7年的野外現場實驗中,有12次雷電擊中鈍的避雷針,其直徑在12.7-25.4mm 之間,大多為19mm。但沒有一次擊中傳統 Franklin 型避雷針及 ESE 型避雷針。報告還指出,在直徑Φ8~Φ80mm的避雷針中,Φ20~Φ25mm的避雷針更容易吸引雷電,且雷電擊中部位約為距頂端3倍直徑處

2. 避雷針為什麼會尖端放電

原理
避雷針一端接地,另一端與帶電雷雲接觸,在雷電的強電場作用下,避雷針表面曲率大的地方(如尖端),電場強度劇增, 電勢梯度大,致使其附近部分氣體被擊穿而發生放電。這時可以看到它周圍有淺藍色的光暈。
它附近的空氣被電離而產生氣體放電,此現象稱電暈放電。尖端放電為電暈放電的一種,專指尖端附近空氣電離而產生氣體放電的現象。尖端放電的現象,除了要有足夠高的電壓外,還必須有適當的形狀配合,才容易做到。

3. 避雷針的原理。簡單點說。

簡單說就是電荷異性相吸的原理。
首先要明白尖端放電的道理(在冬天的時候,你用手指尖去碰自己的耳朵比那手掌去碰自己的耳朵更容易觸電)。
當打雷的時候,雷電聚集了大量的電荷,而此時,避雷針把與雷電相反的電荷從地面聚集上來,從而把雷電中所含的電荷給吸過來了,從而與避雷針中的電荷相中和。因為大地中有無數的電荷,所以無論雷電的電荷有多少,大地中能把它的電荷中和的。

4. 避雷針的頭為什麼是尖的

尖端放電,做成尖狀,帶電雲層經過時,由於帶電雲層的強電場作用,尖狀體很容易在尖端積具大量的異種電荷,容易形成相當高的電勢差。 而圓狀體恰恰相反,由於表面大,不容易形成高的電勢差,帶電雲層的帶電量是有限的。 像電容一樣,相對面積越大,容量越大,相對面積越小,容量越小, 同樣的電荷量,相對面積小的電容電壓高。 所以,避雷針做了尖狀的。

5. 避雷針的頂端為什麼要做成尖的

避雷針的頂端做成尖的是為了更容易吸引雷電擊中它,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全。

在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷,由於避雷針針頭是尖的,所以靜電感應時,導體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣,避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器,由於它較尖,即這個電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體。這樣,帶電雲層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的,避雷針就可以把雲層上的電荷導入大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全。

6. 為什麼避雷針的頂端做的很尖

是因為尖的容易尖端放電。。。避雷針其實是「引雷針」尖端容易產生尖端放電現象,便於引雷,這樣就可以避免建築物直接被雷擊中。

7. 避雷針為什麼是尖的,這不是更容易引雷么

一、避雷針原理
在雷雨天氣,我們有時會—看到一些些參天大樹被雷電擊倒,而周圍的一些高塔、高樓等高層建築卻安然無恙.這是什麼原因呢?
這些參天大樹由於受到帶大量電荷的雲層的感應,也帶上大量電荷,積累的電荷過多時,樹就被擊倒.
在同樣倩況下,高層建築安然無恙恐怕要歸功於避雷針了.在許多高塔上都有於個金屬做的、狀如綉花針、針頭向上直立的東西,這就是避雷針.
那麼,這狀如綉花針、貌不驚人的東西為什麼會有這么大的作用,能「避雷」呢?
其實,避雷針應叫「引雷針」才合適.
在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,迅雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷,由於避雷針針頭是尖的,而靜電感應時,導體尖端總是聚集了最多的電荷.這樣,避雷針就聚集了大部分電荷.避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器,由於它較尖,即這個電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少.而它又聚集了大部分電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體.這樣,帶電雲層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的.避雷針就可以把雲層上的電荷導人大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全.
二、作用
裝置避雷針是避免雷擊的有效方法。在房屋最高處豎一金屬棒,棒下端連一條足夠粗的銅線,銅線下端連一塊金屬板埋入地下深處潮濕處。金屬棒的上端須是一個尖頭或分叉為幾個尖頭。有了這樣的裝置,當空中有帶電的雲時。避雷針的尖端因靜電感應就集中了異種電荷,發生尖端放電,與雲內的電相中和,避免發生激烈的雷電、這就是避雷針能避雷的一方面。但這種作用頗慢,如果雲中積電很快,或一塊帶有大量電荷的雲突然飛來,有時來不及按上述方式中和,於是有強烈的放電,加雷電仍會發生。但這時由於避雷針高過周圍物體,它的尖端又集中了與雲中電異號的電荷,如果雷電是在雲和地面物之間發生,放電電流主要通過避雷針流入大地,因此,不會打在房屋或附近人的身上,只會打在避雷針上了。由此可見,避雷針的尖端放電作用會減少地面物與雲之間打雷的可能性;到了不可避免時,它自己就負擔了雷的打擊,房屋與人得到了安全。
由於避雷針的構造和作用,我們要特別注意保持避雷針的良好導電性。一旦有一處聯接不好,或斷了,斷口以上的一段就成為一個隔離的導電系統。當雲中有電荷時,這隔出的部分上部感應出與雲中電異號的電荷,而下部感應出與雲中電同號的電荷,如果上部和雲中電起放電作用時,強大的放電電流只能通過建築物放出大量熱量,於是引起雷擊。這樣不但不能避雷,反而還招來雷禍。為防意外,高大建築物最好豎起幾條避雷針。另外,每一又避雷針只能保護一定的建築面積。對於較大的建築物也需要豎起幾條避雷針。

8. 為什麼避雷針做成尖的

額。。因為在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,迅雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷,由於避雷針針頭是尖的,而靜電感應時,導體尖端總是聚集了最多的電荷.這樣,避雷針就聚集了大部分電荷.避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器,由於它較尖,即這個電容器的兩極板正對面積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少.而它又聚集了大部分電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體.這樣,帶電雲層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的.避雷針就可以把雲層上的電荷導人大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全.

9. 避雷針是怎樣避雷的,它的尖端為啥總能引來雷擊

避雷針其實是引雷針,它通過高空中釋放離子電荷,來吸引空中的雷電,並通過金屬導體連接地下。高能量的雷電通過金屬導體直接傳導到地下,從而避免了雷電對建築物造成傷害。

10. 避雷針的原理

首先分清避雷針的兩種避雷情況:
1、避雷針的尖端因靜電感應就集中了異種電荷,發生尖端放電,與雲內的電相中和,避免發生激烈的雷電、這就是避雷針能避雷的一方面。

2、如果雲中積電很快,或一塊帶有大量電荷的雲突然飛來,有時來不及按上述方式中和,於是有強烈的放電,加雷電仍會發生。但這時由於避雷針高過周圍物體,它的尖端又集中了與雲中電荷相反極性的電荷,如果雷電是在雲和地面物之間發生,放電電流主要通過避雷針流入大地。由此可見,避雷針的尖端放電作用會減少地面物與雲之間打雷的可能性,到了不可避免時,它自己就負擔了雷的打擊,房屋與人得到了安全。
3、「避雷針就可以把雲層上的電荷導人大地」,其實就是第二種情況,詳細過程:

由於雷電對避雷針產生靜電感應引起 避雷針對雷電電場產生一個附加電場使雷電場畸變,因而將雷雲的放電通路吸引到避雷針本身。

同時由於靜電感應使避雷針本體的電荷與雷電所帶電荷極性相反,引起電荷相互吸引(異性相吸),於是出現」放電過程」產生電流,由於大地是一個無限大的散流體,而避雷針本身經引下線與大地相連而將產生的電流引入大地中和。

4、陰黑潮濕的天氣,雷電前你可以看到避雷針周圍的電暈,並聽到噝噝的放電聲,那是上面說的避雷針作用的第一種情況。

5、避雷針把雲層的電傳到大地是一瞬間的時,會看到避雷針上有閃電,這是避雷針避雷的第二種情況。

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