浅谈避雷针的工作原理

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1、浅谈避雷针的工作原理摘要：对新课标人教版高中物理选修3-1中将避雷针作为尖端放电应用的安排是否恰当进行讨论。关键词：避雷针尖端放电雷击电流大自然是其妙无穷的，即使是在科学技术高度发达的今天，我们也只能远远地追逐她的步伐，但却始终难以望其项背。在古代，人们对于自然现象缺乏认识，就迷信地认为是神明在操控着一切。其中，雷电是自然界中宏伟壮观的景象，他们就看成是“雷公电母”的盛怒。然而，就在1752年夏天，美国科学家富兰克林通过自己设计的著名“风筝”实验揭开了雷电的神秘面纱。他自己也于第二年发明了避雷针，应用于避免雷击，从而造福了人类。1.避雷针工作原理的传统看

2、法虽然故事发生的时间离我们已经相当遥远，但只要想起这一壮举时，仍然不免让人热血沸腾。我们今天对此提的最多的，是在教学中将避雷针的工作原理作为尖端放电的应用。笔者翻阅高中不同版本的物理教科书和大学用书，发现几乎都是以上一致的看法。如图所示，所谓避雷针的实际上主要是由避雷针、导线和埋在地下的金属板三部分组成的。避雷针的尖端一般安装在建筑物的顶部，并通过导线和埋在地下的金属板连接。雷雨天，当建筑物上空的云层带上电荷后，根据静电感应规律，建筑物顶部和避雷针上都会带上大量与云层相反的电荷，而且导体表面越尖锐的位置电荷的密度越大。因此，在针尖附近的电场强度时很大的，

3、在强电场的作用下，空气中的带点粒子发生剧烈运动，与其他气体分子碰撞，使其电离，产生更多的带电粒子，这些带电粒子在电场的作用下加速运动，又去撞击其他分子，形成链式效应。当空气中的带电粒子达到一定浓度时，空气就从绝缘体变成了导电的等离子体将云层和避雷针连接，云层中的电荷与避雷针上的电荷利用这一导电通道发生电荷中和，形成强大的瞬时电流流入大地，从而避免了建筑物遭受雷击。2.避雷针的主要作用是不是安装了避雷针我们就可以高枕无忧了呢？事实告诉我们这不是真的：美国的摩天大厦上也是安装了避雷针的,但是每年平均仍受到23次雷击;1977年7月13日,雷电击中了纽约的电讯

4、大楼,使闹市区停电:贵州电视台东山发射台1967年因雷击曾停播3天。看来，避雷针并不能完全避免雷击,避雷针的避免雷击之说也不是形象恰当的。那么，在打雷闪电的过程中，避雷针的主要作用究竟是什么呢？这点，其实我们只要细心的对比有无避雷针两种情况下的放电现象就可得知。不安装避雷针时，云层和建筑物之间也会产生尖端放电，形成强大的瞬时电。唯一不同的是安装避雷针后，空气中能提供导电通道的等离子体是从云层中产生并以阶梯式向下延伸，指向避雷针，从而给电流的传导规定了方向，避免无方向性放电。综上所述，避雷针的主要作用是利用外露针体引流，通过导线传输，最后从埋在地下的金属板

5、流到大地，而所谓的尖端放电只不过是在这过程中形成电流的一种方式而已，并非避雷针的主要用途。参考文献：[1]曹开铮.避雷针原理的表述值得商榷[J].物理教学探讨，2010，(5):25.[2]周佳.避雷针教学中的几个注意点[J].物理教学探讨，2013，(7):60.[3]宋艳芝.雷电现象及避雷针原理的模拟演示实验[J].教学仪器与实验，2001，(2)：No.2.