外部防雷系统

本部分的内容提要是：

(1)

接闪器：避雷针、避雷线、避雷带、避雷网

(2)

避雷带和避雷网的结构设计

(3)

接闪器的选择和布置

接闪器

直接截受雷击，以及用作接闪的器具、金属构件和金属屋面等，称之为接闪器。功能是把接

引来的雷电流，通过引下线和接地装置因如大地中泄放，保护建筑物免受雷害。

从公元

1753

年，富兰克林发明了避雷针以来，避雷针作为接闪器唯一的形式，延续了上百年

的历史，从十九世纪以后，逐渐有出现了避雷线、避雷带和避雷网。其分类如下：避雷针、避雷

线

、避雷带

、避雷网

, 

下面逐一介绍。

避雷针

尖端放电

由物理学可知，通常物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以从整体来看不显示带电现象。

当某一物体所具有的正、负电荷不相等时，这个物体就显示带电的特性。当物体内部的正电

荷多于负电荷时，物体带正电，反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所

以带电物体中的同性电荷总是受到相互排斥电场力的作用。以图中带尖锋的金属球为例，假如金

属球上带负电（同样也可以理解带上正电）

，由于电荷同性相斥的作用，电子总是分布到金属球的

最外层表面，并且容易逃离金属球。球的尖锋部分，电子受到同性电荷往外排斥力最强，最容易

被排斥离开金属球，这就是通常说的“尖端放电”

。

公元

1749

年

4

月

29

日，富兰克林在给约翰·米西尔（

John 

Mitchel

）的信中提出了，云层由

于不断受到蒸汽摩擦而带电的看法，他认为

"

当带电的云块飘过田野、掠过高山、巨树、耸立的高

塔、尖屋顶、船舶桅杆、烟筒等物的时候，拖曳出电火，正如许多尖导体和突出物产生的现象一

样，整个云层就在那里放出电来

"

由此，他提出了避雷针的设想。他说：既然尖导体可以把一个离

它很远的带电体上的电荷释放掉，避免它对其他物体产生电击，那麽尖导体对于人类可能有些用

处。于是他建议将一根上端尖锐并涂有防锈层的铁杆安装在房屋的最高处，并用导线接在它的下

端，沿着墙壁直通到地下。在海船上则把铁杆固定在桅杆顶端，用导线连接向下直通入水中。它

们就能在云层将要产生电击的千钧一发之际，静悄悄地把电从云中吸走，因而使我们免受最突然、

最骇人的悲剧。富兰克林详细描述避雷针的装置，并正式宣布它是在

1753

年。

避雷针的英文名字

Lightning rod

，直译为

"

闪电棍

"

更准确些，本无避免雷击之意。这个名词望

文生义就会产生误解。我们国内许多物理课本，甚至大学的教课书也把避雷针的原理说成是靠尖

端放电中和云层电荷从而消除闪电的，这是错误的。实际上，在富兰克林发明避雷针的时候，提

出了两种避雷针工作机理的解析；第一种解析认为，避雷针是靠其针尖电晕放电发出与雷雨云相

反的电荷，使雷雨云的电荷得到中和，从而免除建筑物的雷害。第二种解析认为，避雷针是靠把

雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物

不受雷击。至

1753

年富兰克林明确倾向于避雷针引雷的理论了，所以说避雷针是靠尖端放电消除

闪电而能避雷的提法是错误的，避雷针是消除不了闪电的。