01.避雷针起源
1752年,46岁的美国科学家富兰克林用绸子做了一个风筝，在一个风雨交加的夜晚用麻线把风筝放上天空,麻线下端系了一把金属钥匙,当雨水把麻线浇湿以后就变成了导电体,这时,他把手靠近钥匙,突然看到电火花在钥匙和手指之间跳过手指感到一阵刺痛。这个实验证明了打雷实际上就是一种大规模的放电现象。由此,使富兰克林想到,如果在高大的建筑物上装一根金属导线,导线下端接地,根据尖端放电的原理,就可避免建筑物遭到雷击的危险。由此发明了避雷针。由于避雷针的发明,人类生活的世界就多了几分安全。关于避雷针的发明,似乎是一个偶然事件。看似一个巧合提醒了一位伟人突发奇想,导致了发明和创造。如同传说中,由于一个苹果落到了在树下乘凉的牛顿头上,导致了万有引力的发现。
02.实验器材
03.实验演示
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02
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以上两个实验中，第一个实验是小编错误的操作，不应该直接用手触碰了避雷针装置。但是，虽然操作时产生了明显的火花放电，把小编吓了一跳，实际上小编并没有被电击的感觉，原因是——放电时，装置的上极板接高压，下极板接大地，人是和大地基本等电位的谁发明了避雷针，小编接触装置时先接触的下极板，由于小编拿的避雷针是金属，比手的导电性好，放电时电流从避雷针走了，没有经过手，所以小编没有被电击的感觉；但是要是先接触上极板，恐怕就没有这么幸运了。所以操作此实验时还是按照第二个视频操作吧。
第二个视频说明，当有避雷针时，上极板和下极板的电荷通过柔和的电晕放电来持续中合，没有明显的闪电与雷声；没有避雷针时则会产生间断的剧烈的火花放电来中合上下极板的电荷——雷击。
04.实验原理
当避雷针演示仪接通静电高压电源后，绝缘支架上的两个金属板带电，在极板间电压超过1万伏时，由宇导体尖端处电荷密度大于金属球处，所以金属尖端附近形成强电场，在强电场的作用下，空气分子被电离，致使极板和金属尖端之间处于连续的电晕放电状态，即尖端放电现象。而金属球与极板间的电场不能达到火花放电的数值，故金属球不放电。
在实际应用中，避雷针的工作原理非常简单，它实际上是利用导体将雷电的能量和电流导入了大地，这样电流就不会通过导体装置周围的任何物体，并对它们造成伤害。一般来说，高的建筑物上如果安装一个避雷针，当雷电发生的时候，闪电会寻找放电目标，由于高建筑物上有避雷针这个突出的导体，闪电就会击中避雷针，击中避雷针之后，连接地下的部分就会将电流导入大地，起到对建筑物的保护作用。
05.中国式的消雷器
一直以来谁发明了避雷针，如何预防雷电都是科研界的一大难题。作为电力专家，解广润和陈慈萱把目光对准了这座科研界的高峰，决心研制出高效的防直击雷装置——消雷器。
夫妇俩总结中国古代砖石、木塔很少遭到雷击的经验，通过分析现代雷电测量数据，进行了深入的理论分析和数字演算，使用每秒1亿张的特高速摄影，得到几千个数据。1978年，他们提出了半导体少长针消雷器。
其消雷机理是，“在雷云活动时利用雷云产生的强大空间电场，借此电场的动力，在消雷器顶部周围产生强烈的电晕放电，使雷云中的电荷得到部分中和，并使大地受到离子层的覆盖，从而能使雷击次数大约减少25%左右。但由于离子上升的速度仅约2〜5m/s,所以当遇到大的水平风速10~20m/s以上时中和作用将受到限制。此时，消雷器的半导体电阻可使上行雷因上行先导放电电流受限制而被100%地消灭。下行雷时，消雷器的各半导体针电阻可以自动并联，起到在主放电通道上串联一个非线性电阻的作用，从而使雷击的主放电受到限制，使主放电的时间从微秒级延长至毫秒级，有效地减少了主放电电流的幅值及陡度，从而使主放电电流从100kA级减少到100A级
实践证明，半导体少长针消雷器的实验室消雷电流比美国多短针消雷器大46倍，保护面积比避雷针大10倍，而且具有能消灭上行雷及能将下行雷的主放电阶段消灭这两大功能，可将雷电流限制到原值的0.4%左右。
此项研究获得了中、日、美专利，列入了国家标准，并被国内外广泛应用。日本专家堀并称之为“中国式消雷器”，新加坡防雷委员会主席刘亚财称之为“革命性的发明”。
（“中国式消雷器”发明者 武汉大学电气工程学院教授解广润、陈慈萱伉俪）
特别说明：以上有关“中国式消雷器”的说明来自于网上。其有关原理的论文及文中提到的专利均未查到。文中有很多用词及用语很口语化（如“上行雷”、“下行雷”、“使大地受到离子层的覆盖，从而能使雷击次数大约减少25%左右”），非常不严谨：雷电没有什么上行、下行之分，电离层能减少雷击没有道理。根据该文的描述，其可能的原理是控制避雷针的导电电阻，从而减小电流，增加放电时间，避免雷击损坏其避雷器。但增加避雷器的电阻必将增大被保护物的遭雷击概率，这不是降低避雷针的作用吗。从其示意图来看无非是避雷针分布得多一些，而且a、b两图不相对应。
当然,人们对雷电的认识还不是很全面,对于避雷针的研究,已经引起了各国科学家的重视。随着科学理论和技术的发展,避雷技术必然会得到不断的创新与完善。
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