避雷針(lightning rod)的創造史,第一個防雷發明

歷史上第一次提到閃電

人類最初出現的火可能是從 閃電 在木頭或乾草中。因此,相傳“火從天而降”。即使是最古老的國家也將閃電神化,然後是古希臘人、中國人、埃及人和斯拉夫人。

有一個關於泰坦普羅米修斯的古希臘神話,他從眾神那裡偷走了火種並將其送給了人類。

先知以利亞講述的聖經傳說與閃電有關:在亞哈王和迦密山巴力神的祭司面前,“耶和華的火降下,燒毀了燔祭、樹木、石頭和泥土”,之後刮起強風,雷雨交加。

在中國,自漢代(公元前 206 年 - 公元 220 年)以來,一直保存著描繪雷神的浮雕。

自古以來,強大的雷聲和眩目的閃電就使人們感到恐懼。長期以來,人類無法解釋這種神秘而可怕的自然現象,但又試圖保護自己免受其害。

在領域的閃電

從古埃及人的編年史中得知,幾千年前,他們豎立了帶有鍍金頂部的金屬支架和鑲有銅帶的高木桅杆,以保護神廟免受雷擊(以捕捉“天火”),儘管沒有人他對電的本質一無所知。

這是歷史上第一批避雷針。它們會產生強烈的向上放電,從而為閃電著陸提供安全路徑。顯然,古埃及人的知識是建立在後來被人們遺忘的經驗之上的。

本傑明富蘭克林的避雷針

本傑明·富蘭克林 (1706 - 1790) - 美國著名人物,在外交、新聞和科學領域享有盛譽,是避雷針的首批發明者之一。

本傑明·富蘭克林

1749 年,他提議在建築物附近豎立高大的接地金屬桅杆(避雷針)以防閃電。富蘭克林錯誤地認為避雷針會從雲層中“吸”電。早在 1747 年,他就寫下了金屬尖端的這一特性。

他不僅在許多歐洲城市很有名,而且在費城也很有名。這些知識是自 1745 年萊頓瓶打開以來用電進行的大量實驗的結果。

富蘭克林在 1750 年 8 月 29 日從費城寫給 P. Collinson 的一封信中陳述了避雷針的想法。富蘭克林寫了兩種類型的避雷針——一種簡單的棒狀、帶接地的尖頭避雷針,以及一種“分為更多點”的下游裝置。有關避雷針類型的信息已廣為流傳。

1752 年 9 月 9 日在《賓夕法尼亞公報》上,富蘭克林發表了一篇簡短的報導,稱幾位巴黎貴族在他們的屋頂上放置了金屬桿以防雷擊。

1752 年 10 月 1 日,富蘭克林寫信給科林森說,他自己已經在費城的公共建築上安裝了兩根避雷針。

很可能此時他在家里安裝了一個研究大氣電的接地實驗裝置,客觀上可以起到避雷針的作用。

閃電擊中了老城區的中心

當本傑明·富蘭克林發明避雷針(通常被稱為避雷針)時,很多人不相信。人有可能阻撓上帝的旨意嗎?但富蘭克林打算證明這一點,因為他自己從不尋找簡單的方法,而閃電只是(根據他的假設)觀察。

大家知道,富蘭克林在費城發表論文,所以經常會有猛烈的雷雨,有雷雨的地方就有閃電,有閃電的地方就有火災。富蘭克林不得不時不時地在他的報紙上發布關於被燒毀的牧場和其他新聞,他厭倦了這項業務。

富蘭克林年輕時喜歡研究物理,因此對閃電的電源性有著絕對的把握。知道本傑明和鐵的導電率比瓷磚高得多的事實。因此,根據本傑明非常了解的捷徑理論,大氣中的電荷寧願擊中一根金屬桿,也不願擊中屋頂。剩下的就是說服費城和閃電的難以置信的居民。

有一次,在 1752 年的一個多雲的日子裡,本傑明·富蘭克林走到街上,手裡拿著的不是雨傘,而是一隻風箏。

在驚訝的觀眾面前,富蘭克林用鹽水潤濕了繩子,將繩子的一端系在了一把金屬鑰匙上,然後將風箏放飛了暴風雨的天空。

蛇被識破,快看不見了,突然一道閃電和一聲震耳欲聾的爆裂聲響起,就在同一瞬間,一團火球順著繩子滾落下來,富蘭克林手中的鑰匙開始迸發出火花。事實證明,閃電是可以馴服的。


富蘭克林避雷針

富蘭克林利用他在科學界的影響力,開始廣泛推廣他的避雷針。很快,在房子旁邊的地上挖一根長長的金屬桿就變得司空見慣了。首先在費城,然後在整個美國,然後才在歐洲。但也有人反抗,不在屋外,而是在屋內放電線桿,但由於顯而易見的原因,他們越來越少了。

避雷針 MV 羅蒙諾索夫

M. V. Lomonosov (1711—1765)——俄羅斯偉大的博物學家、哲學家、詩人,聖彼得堡科學院院士,莫斯科大學創始人,獨立於B.富蘭克林發明了避雷針。


米哈伊爾·羅蒙諾索夫

1753年,在他的論文《論電起源的空中現象》一文中,他表達了避雷針的作用和避雷針借助其向地放電的正確思想,這符合現代觀點.他與院士 G. V. Richman 一起研究了聖彼得堡自然條件下的雷暴現象,為此他設計了多種裝置。

1753年7月26日,里奇曼院士在進行大氣電實驗時被雷擊身亡。

同年,羅蒙諾索夫提議架設避雷針,形式為高尖鐵棒,以保護建築物免受雷擊,其下端深入地下。根據他的建議,第一批避雷針開始安裝在俄羅斯的各個城市。

20 世紀初第一批閃電照片之一

20 世紀初閃電擊中埃菲爾鐵塔——據信這是歷史上第一張閃電照片

第一批避雷針的類型

直到今天,避雷針仍被用來避雷。大規模建造避雷針的動力是意大利布雷西亞市的一場災難,1769 年,閃電擊中了一座軍用倉庫。爆炸摧毀了該市的六分之一,造成約 3,000 人死亡。

富蘭克林避雷針 它最初由安裝在屋頂脊上的單個尖桿和一根沿屋頂表面繪製的地面分支組成,位於屋頂的中間(現在只是偶爾使用)。

蓋呂薩克避雷針 由幾個相互連接的疏水閥和出口組成,主要位於建築物的角落。

避雷針芬代森— 此設計中未使用高陷阱。屋頂上所有較大的金屬物體都接在匝道上,這是目前常規建築最推薦的防雷方式。

室避雷針(法拉第室) 在受保護對像上形成電線網絡。

避雷針桅杆 (也稱立式)是安裝在被保護物體附近但不與其相連的桅杆。

放射性避雷針- 在陷阱中使用放射性鹽,有助於大氣的電離,並在一定程度上提高避雷針的有效性。放射性避雷針是根據電離“錐體”的原理建造的,其電阻小於周圍空氣的電阻。這樣的避雷針可以保護半徑 500 米以內的區域免受雷擊。幾個這樣的避雷針就足以保護整個城市。


建築物屋頂防雷

重要時刻

目前,避雷針安裝在盡可能高的位置,以縮短雷電路徑並保護最大的空間。

與老一代避雷針相比,現代避雷針的特點是設計更高效、更簡單、更合理。

避雷針的三個主要部分是:避雷器、導體和地線。大多數現代避雷針僅在最上部的設計上有所不同,即。所有類型的避雷針的分接頭和接地都是相同的,並且對它們適用相同的要求。


避雷針的種類之一

可靠的保護免受破壞性雷擊的是技術上可靠的避雷針,由專家按正確的順序安裝。

在良好的條件下,避雷針保證了現代技術所能提供的最高程度的保護,在特殊情況下——高參數的閃電也會損壞受保護的建築物。

安裝避雷針時應考慮以下幾點:雷擊的不僅是高大的建築物,低矮的建築物也會受到雷擊。分支放電可以同時擊中幾座建築物。

設計不當或損壞的避雷針比沒有避雷針更危險。

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