富兰克林与避雷针

时间:2024-07-04 04:53:07

以前,闪电被认为是“上帝之火”。每次发生闪电时,总会有人或建筑物被其击中。直到避雷针出现,这些恐怖的事才开始远离人们的生活。这一切都要归功于现代避雷针的发明者——美国科学家富兰克林。

富兰克林与避雷针

1752年6月的一天,阴云密布,电闪雷鸣。富兰克林和他的儿子威廉带着上面装有金属杆的风筝,来到一个空旷地带。富兰克林高举风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。转瞬之间,雷电交加,大雨倾盆。突然,一道闪电从风筝上掠过,富兰克林把手靠近连接风筝的铁丝,身体顿时感到一阵麻木。幸亏这次传下来的闪电比较弱,富兰克林没有受伤(这里提请注意的是,这个试验是很危险的,千万不要擅自尝试。1753年,俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验,不幸被雷电击死,这是做雷电实验的第一个牺牲者)。随后,他将风筝上的电引入了莱顿瓶中。

回家后,富兰克林用收集来的雷电进行了各种电学实验,发现雷电与摩擦电具有相同的性质,从而破除了雷电是“上帝之火”的神话。

通过闪电实验,富兰克林设想,若能在高物上安置一种装置,就有可能把雷电引入地下。于是,他把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端,铁棒与建筑物之间则用绝缘体隔开,然后在铁棒底端连上一根导线,再将导线引入地下。经过试用,这种装置果然奏效。这就是最初的避雷针。

富兰克林精心设计了避雷针的大小、地面设备的类型以及如何将其与建筑物连接的方案。直到今天,避雷针仍基本保持着当年的样子。

避雷针为何能避雷呢?

雷雨天气,当高楼上空出现带电云层时,避雷针和高楼顶部都会被感应上大量电荷,大多数电荷会集中在避雷针的尖头上。

避雷针与这些带电云层形成一个电容器,由于它较尖,电容很小,所能容纳的电荷也很少。但事实上它聚集了大量电荷,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而成为导体。

这样一来,带电云层与避雷针就形成通路,避雷针就可以把云层上的电荷通过接入地下的导线导入大地,使其不对高层建筑构成危胁,从而保证人员和建筑物的安全。