漫话避雷针

刚刚知道和认识避雷针时，许多教徒认为它是不祥之物，如果建筑物上装上了这种东西，不但不能避雷，反而会引起上帝的震怒而遭到雷击。但是，事实胜于雄辩:在费城等地，拒绝安装避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击；而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针，在大雷雨中安然无恙。由于人们看到了避雷针的神奇作用，因此避雷针立刻风靡北美、欧洲各地。

现代避雷针的发明者是美国科学家富兰克林，他发明避雷针是因为受到了“风筝实验”的启发，他认为闪电其实是在放电。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，并在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时，富兰克林用手接近钥匙，结果钥匙上迸出一串电火花，手上还有麻木感。通过这次实验，富兰克得出了一个结论:如果将一根金属棒安置在建筑物质顶部，并且以金属线细连接到地面，那么建筑物附近的闪电就会直接经金属线导入地面，而这些建筑物将不会被损坏。

一、避雷针的发明

据古书记载:早在汉朝时，有一次柏梁殿突然发生火灾。一位巫师建议，将一块鱼尾形状的铜瓦放在顶上，就可以防止雷电所引起的天火。屋顶上所设置的鱼尾开头的瓦饰，实际上兼作避雷之用，可以认为是现代避雷针的雏形。法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰在1688年所著的《中国新事》一书中记载:中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，直通地下。这种奇妙的装置，在发生雷电的时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿铁丝径行至地底，避免雷电击毁建筑物。由此可见，古时中国建筑物上的这种装置，已经具备了现代避雷针的基本特征了。

自科学家富兰克林做了“风筝实验”之后，第一个避雷针就在费城诞生了。它是由铁钉、引入线和接地线组成的，铁针安在要保护的高大建筑物上，引入线用的是铁棍，接地线是一块金属板，深埋在地下潮湿的泥土中。当带电的云层接近高大建筑物时，由于静电感应，建筑物带上了与云层相反的电荷。但是，由于有尖端的避雷针，不等建筑物上聚集起大量的电荷，就在避雷针和云层之间发生小规模的放电了，放电通过避雷针和接地的导体这条最易于导电的通路，持续不断地进行。这样，建筑物和云层之间就不会再有强烈的放电现象发生，建筑物也就能免受雷电的损害。

二、避雷针的应用史及工作原理

富兰克林发明了避雷针之后，首先在费城的住宅进行了安装，此后避雷针便在世界上广泛流行。避雷针传入法国后，法国皇家科学院院长诺雷等人开始反对使用避雷针，后来又认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针好。但是，法国人仍然选用富兰克林的尖头避雷针。据说，当时的法国人把富兰克林看作是苏格拉底的化身，对其非常崇拜，他的肖像被人们珍藏在枕头下面，而根据避雷针外形所制的帽子也成为当时巴黎最摩登的帽子。

避雷针在进入英国之后，同样受到英国人的一致好评。他们也开始广泛采用这种尖头避雷针。但美国独立战争爆发后，富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征，受到了英国人的敌视。当时英国在位的国王是乔治二世，他曾下令所有建筑物上一律不得使用尖头避雷针，必须换为圆头的，以此来表示对美国的强烈不满。

避雷针

众所周知，在雷雨天较高建筑物容易接近带电云层，这时避雷针和高楼顶部都会带有大量电荷。由于避雷针针头是尖的，而静电感应时导体尖端总是聚集了最多的电荷，这样避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，因此电容很小，也就是说它所能容纳的电荷很少。而它恰恰聚集了大部分电荷，所以当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，因此避雷针可将大量电荷直接导入大地，雷电也就不会对建筑物构成危险。

我们了解了避雷针的构造和作用以后，就要保持避雷针一直具有的良好的导电性。一旦发生连接不好或者断裂的情况，断口以上的那部分就成为一个隔离的导电系统。这时如果遇到了雷电天气，隔离出来的这部分就会感应出与云中电不同的电荷，而另外的部分则感应出与云中电相同的电荷，如果隔离的部分和云中电发生放电作用时，那么强大的放电电流只能通过建筑物放出大量热量，这样就引起了雷击。这样不但不能避雷，反而还招来横祸。所以为了防止意外的发生，在一些高大的建筑物上最好多安装几根避雷针。此外，每根避雷针保护的面积也是有限的，因此在一些面积较大的建筑物上要多安装才行。