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富蘭克林避雷針與同位素避雷針的差別
 

　　
      雷電是怎樣產(chǎn)生的，避雷針又是怎樣避雷的呢？

 

　　大氣由于宇宙射線或其它電離現(xiàn)象的作用，會(huì)產(chǎn)生正負(fù)離子。正負(fù)離子能自由運(yùn)動(dòng)，這就使空氣能導(dǎo)電。當(dāng)大氣各處電位不同時(shí)，負(fù)離子向正電區(qū)運(yùn)動(dòng)，正離子向負(fù)電區(qū)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行正負(fù)電荷中和，達(dá)到電的平衡。

 

　　但是，在云層里，情況就不太一樣。云是由許多微小的水滴組成的，離子吸附在水滴上，成為球電荷。由于水滴的質(zhì)量大，行動(dòng)笨拙；即使是直徑只有幾個(gè)微米的水滴，也是氣體離子的一個(gè)沉重包袱。所以云里的電荷移動(dòng)緩慢，不易達(dá)到電平衡。在大氣電場(chǎng)影響下，正負(fù)電荷在云的上下層分別積累。常常是正電荷聚集在云的上層，負(fù)電荷聚集在云的下層。當(dāng)帶電的云離地面較近時(shí)，云和地形成一個(gè)巨大的電容器。云和地各是電容器的一個(gè)極，云和地之間的大氣就是電介質(zhì)。雷雨時(shí)，兩極之間的電壓差別很大，能達(dá)每米幾萬(wàn)伏。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)空氣的介電強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把空氣擊穿，進(jìn)行放電。放電時(shí)，帶電粒子撞擊空氣分子，使空氣分子電離。在云和地之間形成一條由電子、離子組成的電的通路。云中的電荷就沿著這條通路入地，這就是我們看到的發(fā)自云中而竄入地下的閃電。由于瞬時(shí)電流可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安培，閃電周圍空氣的溫度達(dá)幾萬(wàn)度，由于氣體的受熱，附近氣壓突然升高到幾十以至幾百個(gè)大氣壓，巨大的氣壓向四周爆發(fā)時(shí)，發(fā)出嚇人的響聲，像爆炸一樣，這就是雷鳴。被閃電擊中的地方，瞬時(shí)能量極大，會(huì)使所觸及的樹木房舍炸裂起火，就像命中一枚炸彈一般。

       捷徑人人愛(ài)走，電也是這樣，要走電阻最小的通路。避雷針就是豎立在建筑物最高處的一根與地相通的金屬桿。桿的上端是尖的，尖端容易放電，形成電阻小的通路。云中的電荷可經(jīng)避雷針入地，建筑物即可免受雷擊。

 

　　這種避雷方法是富蘭克林發(fā)明的，所以叫富蘭克林避雷針。這種避雷針的保護(hù)范圍有似一把沒(méi)有撐足的傘，它的保護(hù)半徑只有避雷針安裝高度的1-1.5倍。因此，當(dāng)建筑物很大時(shí)，就要在上面裝許多支避雷針。特別是平頂?shù)拇蠼ㄖ?，避雷針排列成行，宛如針林一般?/span>

 

　　如何提高避雷針的效能，早在1914年，匈牙利物理學(xué)家愛(ài)爾·齊拉特已發(fā)現(xiàn)利用放射性物質(zhì)能使空氣電離的原理可以增強(qiáng)避雷效能。近年來(lái)隨著同位素技術(shù)應(yīng)用日益普及，許多先進(jìn)國(guó)家，研制出了放射性同位素避雷針。

 

　　在歐州雷電最頻繁的意大利和西班牙半島上，許多易受雷電影響的建筑，如無(wú)線電發(fā)射臺(tái)、變電站、燃料油或天然氣貯存庫(kù)、軍工廠、核工廠都裝置了這種新型的避雷針。對(duì)一些有保存價(jià)值的古代遺跡，如雅典的衛(wèi)城、西班牙的參坦達(dá)紀(jì)念碑，也采用了這種新型的避雷針。

 

　　我國(guó)廣州的石油化工廠、南京的棲霞山化工廠、四川的維尼倫廠等也采用了放射性同位素避雷針。北京的長(zhǎng)城飯店也已采用。

 

　　放射性同位素避雷針的避雷原理與富蘭克林避雷針的原理是一樣的。所不同的是前者依靠放射性同位素發(fā)射的射線使避雷針附近的空氣大量地電離，主動(dòng)地打開一條與云中電荷相通的電的通路；而富蘭克林避雷針的尖端只能產(chǎn)生少量的離子。