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避雷針原理與電容器的關(guān)系

2017年10月31日 18:47 互聯(lián)網(wǎng) 作者: 用戶評(píng)論(0

  避雷針定義

  避雷針,又名防雷針,是用來保護(hù)建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。在被保護(hù)物頂端安裝一根接閃器,用符合規(guī)格導(dǎo)線與埋在地下的泄流地網(wǎng)連接起來。避雷針規(guī)格必須符合GB標(biāo)準(zhǔn),每一個(gè)防雷類別需要的避雷針高度規(guī)格都不一樣。

  當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針的頂端,形成局部電場(chǎng)集中的空間,以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向,引導(dǎo)雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。

  雷擊摧毀建筑的原因

  如果高大建筑物上沒有安裝避雷針,那么在雷雨天氣,帶電云層和高大建筑物就構(gòu)成了一個(gè)電容器。要使空氣電離,需要電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定值,根據(jù),帶電云層和高大建筑物之間的距離是一定的,那二者之間的電勢(shì)差就必須大到一定值。高大建筑物的樓頂表面就是電容器的正對(duì)面積,與避雷針相比大得多,這電容器的電容也很大,當(dāng)達(dá)到非常大時(shí),才能使云層和建筑物間的電勢(shì)差達(dá)到可是空氣電離的程度,電容器才能放電,而此時(shí),云層和樓層間的電場(chǎng)就匯聚了巨大的電場(chǎng)能,這能量瞬間轉(zhuǎn)化成電能,就可能將建筑物損毀。

  避雷針與電容器的聯(lián)系

  對(duì)于一個(gè)帶電導(dǎo)體,靜電平衡后,電荷都分布在導(dǎo)體的外表面,而越尖銳的地方,電荷就越密,尖端周圍的電場(chǎng)越強(qiáng),從而容易放電。避雷針就是通過此原理制作的,在雷雨天氣通過提前放電,從而讓建筑物避免受到雷擊。

  而避雷針與高大建筑物比,其與云層組成的電容器正對(duì)面積很?。ň褪轻樇饽敲创螅噪娙萜鞯碾娙菀埠苄?,根據(jù)上面的原理,避雷針上積累較少的電荷就能使云層和避雷針間的電勢(shì)差達(dá)到可使空氣電離的程度,此時(shí)由于電荷量少,所以電場(chǎng)能也小,放電時(shí)轉(zhuǎn)化成電能后不會(huì)損壞避雷針。同時(shí)由于避雷針都是通過粗導(dǎo)線直接接在地面,所以電流流動(dòng)時(shí)也不經(jīng)過建筑物,所以建筑物時(shí)絕對(duì)安全的。

  在雷雨天氣,高樓上空出現(xiàn)帶電云層時(shí),避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷,由于避雷針針頭是尖的,而靜電感應(yīng)時(shí),導(dǎo)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云層形成了一個(gè)電容器,由于它較尖,即這個(gè)電容器的兩極板正對(duì)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(dāng)云層上電荷較多時(shí),避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導(dǎo)體。這樣,帶電云層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的。避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)人大地,使其不對(duì)高層建筑構(gòu)成危險(xiǎn),保證了它的安全。

  當(dāng)避雷針截受雷擊時(shí),由接閃體接閃,通過雷電波形處理裝置,利用外殼與中心接地桿之間有3mm間隙,構(gòu)成耦合電容,同時(shí)外殼通過一個(gè)電感線圈接地(中心接地桿)當(dāng)下行先導(dǎo)接近接閃器時(shí),由于頻率極高,電感呈開路狀態(tài),電容對(duì)高頻呈現(xiàn)短路特性,因此耦合電容作用下,接閃器表面電場(chǎng)強(qiáng)度迅速增加,直至觸發(fā)雪崩過程,從而能在頃刻間將雷電流泄放入地,以至有效的達(dá)到防雷害保安全的目的。

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( 發(fā)表人:何亞瓊 )

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