避雷针为什么能避雷？

唐朝的书《炙手可热的枢纽》记载了这样一件事:汉朝时，白亮殿失火。一个巫师建议在地板上放一块鱼尾状的铜砖，以防止闪电引起的天火。屋顶上鱼尾开始处的木瓦实际上起到了避雷的作用，可以被视为现代避雷针的雏形。

法国旅行家Cabriope？戴马根兰1688年的著作《中国的新事物》记录了中国屋顶的两端有一只翘起的公鸡。龙口吐出它扭曲的金属舌头，伸向天空。舌头的根部用一根细铁丝连在一起，直直地伸向地面。当闪电来袭时，这个奇妙的装置显示出它的神奇力量。如果闪电击中建筑物，电流将从龙的舌头沿着眼睛流向地面，以防止闪电摧毁建筑物。这表明中国古代建筑中的避雷器在质量和结构上与现代避雷器基本相似。

富兰克林发明了现代避雷针。

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。他就这样设计了风筝实验，而风筝实验的成功反过来又证实了他的猜想。

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。几米长的细铁棒被固定在一座高楼的顶部，并通过绝缘体与大楼隔开。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。

避雷针曾被教堂视为不祥之物。

当避雷针首次被发明和普及时，教会曾把它视为不祥之物，说它装有富兰克林的这种东西，不仅不能闪电，而且会引起上帝的愤怒和被闪电击中。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。

避雷针传入英国后，英国人也广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。然而，美国独立战争爆发后，富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了美国诞生的象征。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。

闪电现象的出现

闪电现象是指当云在空气中积累的电荷达到很大数量时，它与附近的带电云或物体产生很大的电位差，形成一个强电场。两部分相反的电荷冲破周围空气的阻碍，中和并产生强烈的放电。这时，声音和光在电流通过的路径上发出，这就是闪电。

闪电通常发生在不同的云层之间或者云层的下部和地面物体之间。我们要避免的只是云层和地面之间的雷电或地面上的东西。如果云的上部带正电，下部带负电，地面感应的电带正电。此时，地面上的突起(房屋、树木或人体)可能会随着云中的电荷而放电，并被闪电击中。

避雷针的工作原理

在雷雨天气，当带电的云出现在高层建筑上时，避雷针和高层建筑的顶部都被大量的电荷感应。因为避雷针的针是尖的，当静电感应发生时，导体的尖端总是积聚最多的电荷。

这样，避雷针收集了大部分电荷。避雷针与这些带电的云形成电容器。因为它是尖的，也就是说，电容器的两个极板相对的面积非常小，电容非常小，也就是说，它可以包含非常少的电荷，并且它收集大部分电荷。因此，当云层上有更多的电荷时，避雷针和云层之间的空气很容易分解，成为导体。这样，带电的云与接地的避雷针形成一条路径。避雷针可以将云层上的电荷引向地面，这样就不会对高层建筑构成危险，并确保其安全。