为什么安装防雷针不怕雷劈?

为什么安装防雷针不怕雷劈?
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雷电是怎样产生的,避雷针又是怎样避雷的呢?
大气由于宇宙射线或其它电离现象的作用,会产生正负离子.正负离子能自由运动,这就使空气能导电.当大气各处电位不同时,负离子向正电区运动,正离子向负电区运动,进行正负电荷中和,达到电的平衡.
所谓雷电现象,就是空中云层积累的电荷达到颇大数量时,它与附近的带电云层或物体间产生很大的电势差,形成很强的电场,两部分异性电荷突破周围空气的阻碍去中和,发生强烈放电,这时在电通过的路径上发出声和光,就是雷电.雷电通常发生在不同的云块之间,或云的下部与地面物之间.我们要避免的只是云和地或地上物之间的雷电.如果这块云的上部带正电,下部带负电,则地面上感应出来的电是正电,此时地面上的凸出物（房屋、树或人体）就有可能与云中电荷发生放电现象,遭到雷击的灾祸.
但是,在云层里,情况就不太一样.云是由许多微小的水滴组成的,离子吸附在水滴上,成为球电荷.由于水滴的质量大,行动笨拙；即使是直径只有几个微米的水滴,也是气体离子的一个沉重包袱.所以云里的电荷移动缓慢,不易达到电平衡.在大气电场影响下,正负电荷在云的上下层分别积累.常常是正电荷聚集在云的上层,负电荷聚集在云的下层.
当带电的云离地面较近时,云和地形成一个巨大的电容器.云和地各是电容器的一个极,云和地之间的大气就是电介质.雷雨时,两极之间的电压差别很大,能达每米几万伏.
当电场强度超过空气的介电强度时,就会把空气击穿,进行放电.放电时,带电粒子撞击空气分子,使空气分子电离.在云和地之间形成一条由电子、离子组成的电的通路.云中的电荷就沿着这条通路入地,这就是我们看到的发自云中而窜入地下的闪电.由于瞬时电流可达几万甚至几十万安培,闪电周围空气的温度达几万度,由于气体的受热,附近气压突然升高到几十以至几百个大气压,巨大的气压向四周爆发时,发出吓人的响声,像爆炸一样,这就是雷鸣.
被闪电击中的地方,瞬时能量极大,会使所触及的树木房舍炸裂起火,就像命中一枚炸弹一般
装置避雷针是避免雷击的有效方法.在房屋最高处竖一金属棒,棒下端连一条足够粗的铜线,铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处.金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头.有了这样的装置,当空中有带电的云时.避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷,发生尖端放电,与云内的电相中和,避免发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面.但这种作用颇慢,如果云中积电很快,或一块带有大量电荷的云突然飞来,有时来不及按上述方式中和,于是有强烈的放电,加雷电仍会发生.但这时由于避雷针高过周围物体,它的尖端又集中了与云中电异号的电荷,如果雷电是在云和地面物之间发生,放电电流主要通过避雷针流入大地,因此,不会打在房屋或附近人的身上,只会打在避雷针上了.由此可见,避雷针的尖端放电作用会减少地面物与云之间打雷的可能性；到了不可避免时,它自己就负担了雷的打击,房屋与人得到了安全.
由于避雷针的构造和作用,我们要特别注意保持避雷针的良好导电性.一旦有一处联接不好,或断了,断口以上的一段就成为一个隔离的导电系统.当云中有电荷时,这隔出的部分上部感应出与云中电异号的电荷,而下部感应出与云中电同号的电荷,如果上部和云中电起放电作用时,强大的放电电流只能通过建筑物放出大量热量,于是引起雷击.这样不但不能避雷,反而还招来雷祸.为防意外,高大建筑物最好竖起几条避雷针.另外,每一又避雷针只能保护一定的建筑面积.对于较大的建筑物也需要竖起几条避雷针.
捷径人人爱走,电也是这样,要走电阻最小的通路.避雷针就是竖立在建筑物最高处的一根与地相通的金属杆.杆的上端是尖的,尖端容易放电,形成电阻小的通路.云中的电荷可经避雷针入地,建筑物即可免受雷击.
这种避雷方法是富兰克林发明的,所以叫富兰克林避雷针.这种避雷针的保护范围有似一把没有撑足的伞,它的保护半径只有避雷针安装高度的1-1.5倍.因此,当建筑物很大时,就要在上面装许多支避雷针.特别是平顶的大建筑群,避雷针排列成行,宛如针林一般.
如何提高避雷针的效能,早在1914年,匈牙利物理学家爱尔·齐拉特已发现利用放射性物质能使空气电离的原理可以增强避雷效能.近年来随着同位素技术应用日益普及,许多先进国家,研制出了放射性同位素避雷针.
在欧州雷电最频繁的意大利和西班牙半岛上,许多易受雷电影响的建筑,如无线电发射台、变电站、燃料油或天然气贮存库、军工厂、核工厂都装置了这种新型的避雷针.对一些有保存价值的古代遗迹,如雅典的卫城、西班牙的参坦达纪念碑,也采用了这种新型的避雷针.
放射性同位素避雷针的避雷原理与富兰克林避雷针的原理是一样的.所不同的是前者依靠放射性同位素发射的射线使避雷针附近的空气大量地电离,主动地打开一条与云中电荷相通的电的通路；而富兰克林避雷针的尖端只能产生少量的离子.