雷电现象和避雷针的发明

闪电是大气中的一种严重放电现象。由于云之间的摩擦和碰撞，不同的云有不同的电。当电压达到可以穿过空气的水平时，两个相邻的云会放电，产生电力和巨大的噪音。放电时，电流可以达到数万到数十万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万成千上万如果放电通过人体，它可以立即导致死亡。如果它穿过树木和建筑物，巨大的热量和空气振动将对它们造成严重损害。

避雷针是一种防止直接雷击的装置。它的功能是将高空雷电引向自身，使其倾泻到地面，从而保护周围的建筑。事实上，避雷针最早出现在中国。据《谷亮传》、《左传》、《淮南子》等著作记载，南北朝时期，建筑物上设置避雷室，以防止雷击。自宋代以来，许多建筑都有不同形式的“雷公柱”。广西真武阁的四根柱子和德清县孔庙的四根柱子没有升到天上。所有这些都是古代建筑师为保护大厅免受雷击和消除所谓“阶跃电压”的危险所做的努力。

现代避雷针是由美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷暴日冒着被闪电击中的危险，用一根长长的金属线将风筝放入雷雨云中，并将一串铜钥匙绑在线的末端。当打雷和闪电发生时，富兰克林的手靠近钥匙，一系列的电火花从钥匙中迸发出来。我仍然感到双手麻木。多亏了微弱的闪电，富兰克林没有受伤。在成功地进行了捕捉闪电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电和人工摩擦产生的电之间的一致性时，根据二者之间的类比做出了这样一个猜想:既然人工产生的电被尖端吸收，那么闪电也可以被尖端吸收。他于是设计了一个风筝实验，实验的成功反过来证实了他的猜想。因此，他设想，如果一个复杂的装置能被放置在高处的物体上，就有可能将闪电引入地面。富兰克林在一座高楼的顶部安装了几米长的细铁棒，并用绝缘体将它与大楼隔开。然后用电线连接铁条的底部。然后把电线引到地下。富兰克林称这种避雷器为避雷针。经过试用，证明它在防雷方面是有效的。避雷针的发明是早期电学研究中第一项具有重大应用价值的技术成果。

直接防雷的防雷装置一般由三部分组成，即接闪器、引下线和接地体。接闪器分为避雷针、避雷线、避雷带和防雷网。避雷针作为接闪器的防雷原理是:避雷针通过导线与地面连接，与地面形成等电位差。利用其自身的高度，电场强度增加到极限值的雷电云电场被扭曲，从而开始电离和向下先导放电。避雷针在强电场的作用下产生尖端放电，形成向上的先导放电。两者相遇形成一条闪电路径，然后注入地下，达到防雷效果。事实上，避雷针是一种避雷针，它可以吸引周围的闪电并提前放电，通过自身的接地导体将雷电流传输到地面，从而避免被保护对象被雷电直接击中。

当避雷针第一次被发明和普及时，教堂曾认为它是不祥之物，说它装有类似富兰克林的东西。它不是防雷的，而是会引起上帝的愤怒并被闪电击中。然而，在费城和其他地方，一些拒绝安装避雷针的高教堂在雷暴中接连遭到雷击。然而，由于安装了避雷针，比教堂高的建筑不会受到雷暴的影响。

随着避雷针在费城和其他地方显示出它们的威力，它们立即传播到北美的所有地方，然后传播到欧洲。避雷针被引入法国后，法国皇家科学院院长诺瓦雷等人开始反对使用避雷针，后来认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针更好。但是法国人还是选择了富兰克林的尖头避雷针。据说当时法国人认为富兰克林是苏格拉底的化身。富兰克林成了人们崇拜的偶像。他的肖像被珍藏在枕头下，以避雷针为原型的尖顶帽在1778年成为巴黎最现代的帽子。

富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎是美国诞生的象征。据说，当时的英国国王乔治二世出于对美国革命的极大愤怒，下令用圆头代替英格兰所有后方建筑上的所有避雷针尖端，以表明它们与作为美国象征的尖头避雷针不一致。这在避雷针应用的历史上确实是一件有趣的事情。