大家好，歡迎收看我的百家號親密愛人啊，今天小編要給大家的介紹的是避雷針發明的介紹。
避雷針的發明
1752年,46歲的美國科學家富蘭克林用綢子做了一個風箏，在一個風雨交加的夜晚用麻線把風箏放上天空,麻線下端系了一把金屬鑰匙,當雨水把麻線澆溼以後就變成了導電體,這時,他把手靠近鑰匙,突然看到電火花在鑰匙和手指之間跳過手指感到一陣刺痛。這個實驗證明了打雷實際上就是一種大規模的放電現象。
由此,使富蘭克林想到,如果在高大的建築物上裝一根金屬導線,導線下端接地,根據尖端放電的原理,就可避免建築物遭到雷擊的危險。由此發明了避雷針。由於避雷針的發明,人類生活的世界就多了幾分安全。關於避雷針的發明,似乎是一個偶然事件。看似一個巧合提醒了一位偉人突發奇想,導致了發明和創造。如同傳說中,由於一個蘋果落到了在樹下乘涼的牛頓頭上,導致了萬有引力的發現。
其實,這都是寓於必然中的偶然而已。因為這些大科學家和大發明家們早已具備了踏實的理論功底,他們的發現和發明,不過是對其所學理論的靈活運用的具體結晶。根據電磁理論,越尖的導中會通體,應當有更高的避雷效果。因此,避雷針應做成圓錐形狀。但有趣的是,對電學一竅不通的英國國王喬治三世,可能出於民族尊嚴,強制英國的避雷針統統安裝上一個金屬小圓頭,並延續使用到今。究竟是尖頭的避雷效果好還是圓頭的避雷效果好呢?
近代美國物理學家查理·摩爾,經過許多年的觀察,發現圓球狀頂端的避雷針其避雷效果要比尖頭的高一倍。為了驗證避雷效果,摩爾在自己住所附近安裝了好幾種避雷針,有尖頭的,也有圓頭的。他發現圓頭避雷針經常有雷電通過,相反,尖頭的避雷針卻沒有雷電通過。因此摩爾認為,圓頭避雷針比尖頭避雷針更易截獲雷電。看來圓頭避雷針的避雷效果要更好些,而且得到了實驗的驗證。這就似乎明顯地與電磁學上的尖端放電理論產生了矛盾。而電磁學尖端放電不僅有理論基礎,更有實驗證實是完全對的。
那麼,上述出現的矛盾應如何解釋呢?其實,根據電磁理論並不難解釋。在電場中,在圓錐的尖端,可能形成極強的局部電場,導致尖端周圍產生很強的層電離「外殼」,成為屏蔽層,把雲中攜帶的電荷「推開」,其結果是使雷電落在周圍的其他物體上。由於避雷針在引雷過程中,在導體中必然產生強大的瞬間電流,因此,仍會對建築物內的許多設備、精密儀器或通信信號等造成破壞。我國防雷科技工作者在我國古塔自身半導體消雷效果的啟發下,改進了富蘭克林引雷入地的傳統理論。他們根據限流理論研製成功形似半球形輻射狀的避雷器,將雷電消除在周圍空間裡。這一國際領先的技術被譽為「中國式的消雷器」。
實際上,這種消雷器是尖端放電理論與英國圓頭式避雷器的巧妙結合,它兼有兩種避雷器的優點,而消除了各自的缺點。圓錐形尖端放電避雷針與圓頭式避雷器相比,前者在總電量較小的情況下,就能達到放電的臨界電場,即這種避雷器在引雷過程中產生較小的瞬間電流,可以有效避免對室內設備的損壞。圓頭式避雷器能有效地消除尖端避雷針周圍的電離層,提高避雷效果。自然界是千變萬化的,任何理論和原理都不可能是孤立的和絕對的。當然,人們對雷電的認識還不是很全面,對於避雷針的研究,已經引起了各國科學家的重視。隨著科學理論和技術的發展,避雷技術必然會得到不斷的創新與完善。