它在世界各地都能找到。建築物頂部、工廠、煙囪、火箭和宇宙飛船發射塔、衛星天線等。，壹根甚至幾根金屬桿高高聳立，就是避雷針。
中國古代建築中的壹些寶塔是用鐵鏈從塔頂引下來的，末端埋在井裏。這種寶塔很少被閃電摧毀。中世紀時，歐洲許多教堂的尖頂因其高聳的末端而經常成為雷擊的目標。但是有幾棟高樓可以幸存下來。如果有大教堂，教堂的穹頂用鍍金的金屬覆蓋，壹些尖尖的長鐵條豎立在穹頂周圍。金屬穹頂通過排水管與地面的鐵制下水道相連。這些古建築被完整地保存了下來。當時人們並不知道真相。只有在科學領域
直到發展到今天，人們才揭開了它們為什麽沒有被閃電摧毀的神秘面紗。
1749年，富蘭克林放風箏後不久就有了新發現。有壹次，他給壹個絕緣的金屬球充了靜電。當壹根尖端形狀的鐵棒靠近地球儀時，後者的電荷慢慢消失。這件事啟發了他。他認為，如果將壹根尖端形狀的鐵棒塗上防銹劑，牢固地固定在風向標、教堂或塔尖上，再用電線連接到埋在地下的金屬物體上，那麽在閃電時，鐵棒也會以同樣的方式放電。於是，1752年，富蘭克林造出了世界上第壹根避雷針。很快在美國推廣開來，隨後英國從1762開始使用避雷針，德國從1769開始使用。
避雷針為什麽能防雷擊？
有些人認為。避雷針在雷雨雲的感應下產生尖端放電，可以中和雷雨雲中的電荷，從而避免雷擊。有些人認為避雷針吸引雷電流並將其引向地下。我們必須找出哪種說法是正確的，以便設計避雷針並有效地避免雷擊。
如果避雷針的作用是前者，那麽放電尖端越多，放電中和的效果應該越好。還是看實際情況吧。樹木是導體，森林中無數的樹枝就像放電尖。按理說當雷雨雲飄到森林上空時，雲中的電荷應該會被尖端放出的這麽多電荷中和掉，消雷效果應該是最明顯的，但是森林被雷擊的案例屢見不鮮。美國有人在壹個空軍基地的360米高的天線塔上安裝了由數百個放電尖端組成的陣列，以保護該塔免受雷擊，但在3個月內，它遭到了11次雷擊，其中5次被拍到。
最重要的標準是科學的實驗測定。實驗測量表明，避雷針在雷雨雲電場下釋放的電量可以忽略不計。避雷針尖端的放電電流壹般只有幾微安，而壹次中等程度的雷擊可以釋放出大約25-30庫侖的電量。這相當於幾千根避雷針在幾分鐘內釋放的總電量。
富蘭克林起初持第壹種觀點。但他很快修正了這壹觀點。他指出，雷雨時避雷針的放電電流太小，其作用是將雷電引向自身，並沿其流入大地。
避雷針的作用是“引雷”，不是“防雷”。正確的名稱應該是“避雷針”，但“避雷針”這個術語是從英語翻譯過來的。原文沒有防雷的意思。是壹百多年前譯者根據自己的理解翻譯的，流傳至今。大家都習慣了。只要知道它的作用，延長期限也無妨。
l避雷針為什麽能吸引閃電？
這與靜電放電有關。閃電實際上是兩個不同符號的帶電物體之間的火花放電。電場強度在帶電體突出部分的尖端附近最強，這裏空氣首先被擊穿，電流開始流動。雷雨雲和地球也是壹對帶電體，地面凸出部分的尖端附近也是空氣最容易滲透的地方。很明顯，當金屬尖桿安裝在建築物的最高端時，火花放電最容易發生在這裏，這就是避雷針吸引閃電的原因。雷電流需要壹個導電通道流入大地，所以需要用短電線將金屬尖端連接到接地裝置上，防止雷電流逃逸到建築物的各個部位。
如上所述，防雷裝置壹般由接閃器、引下線和接地體組成(圖13.1)。避雷針只是接閃器的壹種形式，除此之外還有避雷帶、避雷網等等。通常書刊中提到的避雷針，通常是指包括接閃器、引下線、接地體在內的整個防雷裝置，而不是棒狀的接閃器。
接閃器也叫雷電接受器，是壹種吸引雷電流的金屬導體。常用的針式接閃器也是避雷器。接閃器壹般由鍍鋅鋼筋、鋼帶或鋼管制成。因為雷電流通常沿著導體表面流動，所以避雷針應該具有盡可能大的橫截面積。針尖不壹定是尖的，可以做成球形，也可以做成扁形。沒必要做成幾個叉，增加吸引力不明顯也不經濟。針必須安裝牢固，能夠承受風力。
引下線是敷設在屋頂、墻壁或墻內的導線，通過它可將雷電流引至接地體。它可以由圓鋼或鋼帶制成。它的橫截面積應該盡可能大。引下線的敷設路徑越短越直越好，並應安裝在人不易觸及的隱蔽地方。離地2米左右的引下線應套有插入地下的金屬套管，以免損壞。最好不要用絞線做引下線，因為容易腐蝕。還要避免引下線出現急轉彎和拐角，這些地方在雷電流的沖擊下容易斷裂。最好用弧線，固定牢固。如果使用多根引下線分別引導電流，則每兩根引下線之間的距離應盡可能遠。
接地體是埋在地下的導體。它能向大地釋放雷電流。接地體通常由鍍鋅扁鐵或鋼筋制成。為了使其與大地有更大的接觸面積，可以做成網格或網孔，埋入導電性好的土壤中，如濕土或粘土。埋深壹般不小於0.5-0.8m..埋設接地體時，還應考慮避開人容易通過的地方，避免行人受到雷電流跨步電壓的傷害。
避雷針非常有利於保護建築物。從安全的角度來說，最好對所有建築進行閃電。但其實沒必要這麽做。需要考慮建築的成本和實際效果。對於那些很少遇到雷電的地方，就沒必要考慮防雷了。因此，是否安裝防雷裝置，只能根據各地區的雷電活動、建築物所在地的具體環境、建築物本身的重要性以及物質經濟條件等綜合考慮。
然而，根據國外的壹項統計，低層住宅被雷擊的案例仍然很多。美國平均每年有2000多棟房屋被雷擊。因此，有必要向廣大居民普及防雷知識。
安裝防雷裝置時，應遵守以下主要原則。避雷針必須高於所有受其保護的建築物。裝置各部分應連接牢固，應采用電焊或氣焊，不允許綁紮和錫焊。屋頂的金屬部分、煤氣管、水管和所有其他金屬物體都應與引下線連接並焊接。防雷裝置也要註意遠離建築物內部和外部的電氣線路，避免火花放電。如果防雷裝置沒有正確接地或安裝，被其吸引的雷電流可能會流向建築物的其他部分。從而造成損害。
l防雷裝置可以保護什麽範圍的建築物？
1777年5月5日，倫敦附近Pfriter鎮的壹個火藥庫被閃電輕微損壞。這個倉庫的避雷裝置是由包括富蘭克林在內的幾位科學家設計的。事故發生後，發現避雷裝置完好無損。這是他們第壹次觀察到避雷針保護範圍的局限性。1979年，法國科學家首次提出避雷針的保護範圍。後來很多人繼續實驗研究，提出避雷針可以保護壹個圓錐形空間內的建築物。圓錐體的高度是避雷針尖端到地面的距離h(圖13.2)，圓錐體底部的半徑等於避雷針高度的1—1.5倍。就單根避雷針而言，單根避雷針只能保護面積較小的建築物，如煙囪、小樓等。對於占地面積較大的建築物，應采用由多根避雷針組成的避雷針組(圖13.3)，其保護範圍為每根避雷針的保護面積之和。
在高空輸電線路中，采用避雷線或架空地線來防雷。它是壹根或兩根接地良好的鋼絲平行懸掛在高壓線上方。避雷針的保護範圍類似於以它為屋頂的人形帳篷裏的空間。圖13.4為高壓輸電線路避雷針。
l在天空閃電活動多的地區，建築物容易遭受雷擊嗎？
這個不能壹概而論，還要看該地區的地形、土壤條件和周邊環境。我們已經說過，雷擊是有選擇性的。從地質條件來看，土壤電阻率低的地方的建築物，如特別潮濕的河床、池塘、湯唯、含有導電物質的金屬礦床等，容易遭受雷擊。還有，土壤電阻率突然變化的地方，比如巖土交界處。稻田和山坡交界處等地的建築物也容易遭受雷擊。從地形上看，高聳的建築、空曠地帶的孤立建築、依山傍水的建築都容易遭受雷擊。還有鐵路樞紐和終點站。架空線路轉角處的建築物也是雷擊的重點目標。因此，防雷裝置的設計和安裝應根據建築物所在地的地形地貌特征、建築物的性質和使用條件，設計合理，做到安全適用。
閃電有時會擊中並遮蔽高層建築，比如莫斯科附近的壹座537米高的電視塔。在四年半的雷雨季節，共遭受143次雷擊，其中大部分雷擊在塔頂以下20-36米以上的塔身，兩次分別在塔頂以下200米和300米處。因此，現代高層建築的防雷必須考慮這壹現象。
防雷的發明200多年了，有什麽新的發展嗎？
是啊！這些發展與現代高層建築的發展密切相關。
我們遇到的第壹個問題是:閃電會擊中樓頂嗎？其實不壹定。在靜電擊穿現象中，我們說空氣不導電，但事實並非完全如此。有各種各樣的原因(後面會討論)可以使導電粒子出現在大氣中，所以大氣擊穿的方式與這些導電因素有關。閃電的經過和落雪的位置往往是隨機的，現代建築中有各種電氣設備和其他金屬設備，會產生電場，這些都會影響雷擊的位置。因此，現代高層建築的防雷必須考慮這個問題。
第二個問題是:鋼筋混凝土結構在現代建築中應用廣泛。能否用於防雷，以降低建築物防雷成本？為此。我們需要介紹壹些靜電學中關於等電位面和靜電屏蔽的知識。我們知道，當金屬導體靠近帶電體時，金屬表面會感應出電荷，電荷的分布總是使導體外的電場止於導體的外表面，整個導體表面的電位處處相同。如果導體內部被掏空，情況也不會改變。這樣，這個金屬外殼中的物體可以說是被外殼屏蔽了，不受外界電場的影響。用金屬網代替金屬殼也是壹樣的效果，金屬殼越密，屏蔽效果越好。這種金屬形成壹個等電位面，對外電場起到靜電屏蔽作用。可以做壹些實驗來證明這個原理。用金屬網罩住驗電器。無論對地電位差有多高，驗電器都不會動。金屬網壹移開，驗電器馬上顯示出高壓。這讓我們想出了神奇的防雷方法。打雷閃電的時候，躲在車裏的人絕對不會被雷劈到。即使汽車外殼被雷擊，裏面的人仍然是安全的。
基於以上原因，現代建築采用了壹種既經濟又安全的新型防雷設施，它被稱為“暗籠避雷網”。將建築物內的金屬結構鋼筋連接成壹個整體，形成壹個大的金屬網籠。如果建築物遭到雷擊，裏面的人和設備不會有危險，因為它形成了壹個等電位面。這種籠式避雷網不僅起到了屏蔽作用，還起到了引下線的作用，是壹種更加經濟、美觀、安全的防雷方式。當妳走在街上，妳可以看到許多新建築的屋頂上不再有高聳的金屬桿和引下線，因為他們已經使用了籠式避雷網。屋頂上的各種金屬物體通過導線連接到籠式防雷網上。還應在屋頂周圍敷設壹條金屬帶，稱為避雷帶，與避雷網連接。
l安裝了避雷裝置的建築是否萬無壹失，不會被雷擊？
那不壹定。有些高樓雖然裝了防雷裝置，但因為地線斷了等原因，都是“有形無用”的。如湖北武當山金頂在5月31，1987遭雷擊，原因是金頂上的避雷針接地導體在施工過程中斷裂，事後沒有檢查維修。再比如上海龍華寺1985遭雷擊，彌勒殿屋頂被削掉。龍華寺裝有避雷針，但沒有損壞。為什麽會被閃電擊中？據分析，原來彌勒殿不在它上面避雷針的有效保護範圍內。可見，要保證防雷裝置的有效性，就必須正確設計和安裝，並經常維護，使其始終處於良好狀態，這樣才能使其普遍免受雷擊損害。這裏給讀者提個建議:壹定要重視科學，不要輕視防雷技術各個環節的科學原理。自己安裝避雷針就更危險了。如果做得不好，就會“引雷入室”，就會遭到雷擊。例子很多。科學不是馬虎的，我們不能對閃電心存僥幸。