避雷针通过引导雷电电流安全泄放到大地,从而保护建筑物和人员免受雷击。其核心原理可归纳为以下四点:
尖端放电效应
避雷针的针头设计成尖形,根据静电感应原理,尖端会聚集云层中的大量异种电荷。当电荷积累到一定程度时,避雷针与云层间的空气电场强度超过空气的击穿电压,形成导电通路,将雷电电流引导至自身。
引导雷电电流
通过尖端放电产生的电场畸变,避雷针改变了雷电先导放电的路径,使其优先向避雷针自身放电,而非直接击中建筑物。此时避雷针相当于“引雷上身”,将电流引入地下。
安全泄放机制
避雷针通过接地引下线与大地形成等电位连接,将雷电流快速泄放到地下深处。接地体的电阻率需满足标准要求(通常≥4Ω),以确保电流有效分散,避免在周围区域产生电场危害。
减少周边物体受雷概率
由于避雷针高度高于周围物体,且其尖端集中了云层中的大部分电荷,雷电更可能优先击中避雷针而非周围建筑。即使避雷针无法完全避免雷击,也能显著降低对建筑物的威胁。
总结 :避雷针通过尖端放电引导雷电、安全泄放电流并降低周边物体受雷概率,从而实现防雷保护。其设计需兼顾导电性、接地性能及高度要求,确保在雷雨天气中有效发挥作用。