避雷针,也称为防雷针,是一种用于保护建筑物、高大树木等免受雷击的装置。它由接闪器、引下线和接地体构成。避雷针的原理是利用尖端放电效应,当雷电先导接近避雷针时,由于针尖的电场强度较大,雷电先导会沿着电场强度较强的方向发展,最终与避雷针尖端汇合,击中避雷针,并将电流导入地下,从而保护周围物体免受雷击。
避雷针的发明可以追溯到18世纪,由美国科学家本杰明·富兰克林于1752年在美国费城发明。富兰克林通过一系列实验,最终制作出了第一个避雷针。他冒着被雷击的危险,用一个系着金属导线的风筝放飞进雷雨云中,末端栓了一串银钥匙,当雷电发生时,他用手接近钥匙,感受到了酥麻感,从而验证了雷电的电性。基于这一发现,他提出了在高的物体上安置尖端装置,将雷电引入地下的设想,并通过试用证明这种方法有效。
富兰克林的避雷针设计包括一个接闪器,通常由圆钢或钢管焊成,固定在较高的支架上,通过引下线与接地体连接。这种设计使得雷电先导在发展到一定高度时,能够沿着电场强度较强的方向发展,最终与避雷针尖端汇合,击中避雷针,并将电流导入地下。
避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果,对现代防雷技术产生了深远影响。富兰克林不仅发明了避雷针,还最早提出了电荷守恒定律,并在研究大气电方面做出了重要贡献。