富蘭克林發(fā)明避雷針的故事
避雷針是"本杰明·富蘭克林"(Benjamin Franklin)發(fā)明的，它是一種能截引閃電，把閃電的電流導(dǎo)入地下裝置并能在一定的面積范圍內(nèi)保護地面建筑物或電力設(shè)備，使受電擊物備免受雷電破壞的金屬物裝置。那么你知道富蘭克林發(fā)明避雷針的故事嗎?一起來看看小編給大家精心準(zhǔn)備的資料，歡迎閱讀!
富蘭克林發(fā)明避雷針的故事
1752年7月的一天，在北美洲的費城，一位名叫富蘭克林的科學(xué)家，做了一個轟動世界的實驗：
這天下午，天色陰暗，烏云滾滾。天空中不時閃爍著青白色的電光，傳來一陣陣沉悶的雷聲，眼看一場可怕的大雷雨就要來臨了。
“這是最合適的天氣!”富蘭克林和他的兒子威廉帶著風(fēng)箏和萊頓瓶(一種可充放電的容器)，奔向郊外田野里的一間草棚。
這可不是一只普通的風(fēng)箏：它是用絲綢做成的，在它的頂端綁了一根尖細(xì)的金屬絲，作為吸引閃電的“接收器”;金屬絲連著放風(fēng)箏用的細(xì)繩，這樣細(xì)繩被雨水打濕后，也就成了導(dǎo)線;細(xì)繩的另一端系上綢帶，作為絕緣體(要干燥)，避免實驗者觸電;在綢帶和繩子之間，掛有一把鑰匙，作為電極。
富蘭克林和他的兒子連忙乘著風(fēng)勢，將風(fēng)箏放上了天。風(fēng)箏，像一只矯健的鳥兒，漸漸地飛到云海中。
父子倆躲在草棚的屋檐下，手中緊握著沒有被雨水淋濕的綢帶，目不轉(zhuǎn)睛地觀察著風(fēng)箏的動靜。
突然，天空中掠過一道耀眼的閃電。富蘭克林發(fā)現(xiàn)，風(fēng)箏引繩上的纖維絲一下子豎立起來。這說明，雷電已經(jīng)通過風(fēng)箏和引繩傳導(dǎo)下來了。富蘭克林高興極了，他禁不住伸出左手，觸碰一下引繩上的鑰匙。“哧”的一聲，一個小小的藍(lán)火花跳了出來。
“這果然是電!”富蘭克林興奮地叫了起來。
“把萊頓瓶拿過來。”富蘭克林對威廉喊道。他連忙把引繩上的鑰匙和萊頓瓶連接起來。萊頓瓶上電火花閃爍。這說明萊頓瓶充了。
事后，富蘭克林用萊頓瓶收集的雷電，做了一系列的實驗，進一步證實了雷電與普通電完全相同。
富蘭克林的這一風(fēng)箏實驗，徹底地?fù)羲榱碎W電是“上帝之火”、“煤氣爆炸”等流行的說法，使人們真正認(rèn)識到雷電的本質(zhì)。因此，人們說：“富蘭克林把上帝與閃電分了家。”
富蘭克林的風(fēng)箏實驗絕不是一時沖動所做的。早在數(shù)年前，他就致力于電的研究，并在當(dāng)時人們不知“電為何物”的時代，指出了電的性質(zhì)。
在一次研究的意外事件中，他得到啟迪。有一次，他把幾只萊頓瓶連在一起，以加大電容量。不料，實驗的時候，守在一旁的妻子麗德不小心碰了一下萊頓瓶，只聽得“轟”的一聲，一團電火花閃過，麗德被擊中倒地，面色慘白。她因此休息了一個星期身體才得到康復(fù)。
“萊頓瓶發(fā)出的轟鳴聲，放出的電火花，不是和雷電一樣嗎?”富蘭克林大膽地提出這個設(shè)想。經(jīng)過反復(fù)思考，他推測雷電就是普通的電，并找出它們兩者問的12條相同之處：都發(fā)亮光;光的顏色相同;閃電和電火花的路線都是曲折的;運動都極其迅速;都能被金屬傳導(dǎo);都能發(fā)出爆炸聲或噪聲;都能在水或冰塊中存在;通過物體時都能使之破裂;都能殺死動物;都能熔化金屬;都能使易燃物燃燒;都放出硫磺氣味。
1747年，富蘭克林把他的這些想法，寫成論文《論雷電與電氣的一致性》。他將論文寄給他的朋友、英國皇家學(xué)會會員科林遜。可當(dāng)科林遜將論文送交皇家學(xué)會討論時，得到的是一陣嘲笑。許多權(quán)威科學(xué)家認(rèn)為富蘭克林的觀點荒唐無比，“把科學(xué)當(dāng)作兒童的幻想”。
對于權(quán)威人士的嘲笑、奚落，富蘭克林不予理睬，終于在做好各種準(zhǔn)備的情況下，冒著生命危險，做了風(fēng)箏實驗。
富蘭克林從風(fēng)箏實驗中，不但了解了雷電的性質(zhì)，而且證實：雷電是可以從天空“走”下來的。“高大建筑物常常遭到雷擊，能不能給雷電搭一個梯子，讓它乖乖地‘走’下來呢?”富蘭克林想。
正當(dāng)富蘭克林思考這一問題的時候，不幸從俄國彼得堡傳來消息：1753年7月26日，科學(xué)家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗，在操作時，不幸被一道電火花擊中身亡。這更堅定了富蘭克林研制避免雷擊裝置的決心。
他先在自己家做實驗：在屋頂高聳的煙囪上，安裝一根3米長的尖頂細(xì)鐵棒;在細(xì)鐵棒的下端綁上金屬線;沿著樓梯，把金屬線引到底樓的一個水泵上(水泵與大地有接觸);將經(jīng)過房間的那段金屬線分成兩段，且將兩股線相隔一段距離，各掛一個小鈴。這樣，如果雷電從細(xì)鐵棒進入，經(jīng)過金屬線進入大地，那么，兩股線受力，小鈴就會晃蕩，發(fā)出響聲。
一天，電閃雷鳴，暴風(fēng)雨就要來了。在雷聲、雨聲的“伴奏”下，守候在房間小鈴旁的富蘭克林，聽到了小鈴發(fā)出的清脆、悅耳的聲音。他高興地笑了。
富蘭克林把那根細(xì)鐵棒稱為“避雷針”。
避雷針的問世，引起了教會的反對。他們認(rèn)為：“裝在屋頂?shù)募鈼U指向天空是對上帝的不敬。”“干涉上帝的事，對上帝指手劃腳，是要受上帝懲罰的。”
然而，有一次在一場雷雨之后，神圣的教堂著火了，而裝有避雷針的房屋卻平安無事。于是，避雷針的作用被人們認(rèn)識，避雷針也很快地傳開了。至1784年，全歐洲的高樓頂上都用上了避雷針。
拓展：工作原理
在雷雨天氣，高樓上空出現(xiàn)帶電云層時，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷，由于避雷針針頭是尖的，所以靜電感應(yīng)時，導(dǎo)體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣，避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電云層形成了一個電容器，由于它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，電容也就很小，也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷，所以，當(dāng)云層上電荷較多時，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對高層建筑構(gòu)成危險，保證了它的安全。
主要作用
常規(guī)防雷電可分為防直擊雷電、防感應(yīng)雷電和綜合性防雷電。防直擊雷電的避雷裝置一般由三部分組成，即接閃器、引下線和接地體;接閃器又分為避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是：避雷針通過導(dǎo)線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場強度增加到極限值的雷電云電場發(fā)生畸變，開始電離并下行先導(dǎo)放電;避雷針在強電場作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)放電;兩者會合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達(dá)到避雷效果。實際上，避雷針是引雷針，可把周圍的雷電引來并提前放電，把雷電電流通過自身的接地導(dǎo)體傳向地面，避免保護對象直接遭雷擊。
數(shù)據(jù)參數(shù)
1、標(biāo)稱電壓UN：
被保護系統(tǒng)的額定電壓相符，在信息技術(shù)系統(tǒng)中此參數(shù)表明了應(yīng)該選用的保護器的類型，它標(biāo)出交流或直流電壓的有效值。
2、額定電壓UC：
能長久施加在保護器的指定端，而不引起保護器特性變化和激活保護元件的最大電壓有效值。
3、額定放電電流Isn：
給保護器施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊10次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
4、最大放電電流Imax：
給保護器施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
5、電壓保護級別Up：
保護器在下列測試中的最大值：1KV/μs斜率的跳火電壓;額定放電電流的殘壓。
6、響應(yīng)時間tA：
主要反應(yīng)在保護器里的特殊保護元件的動作靈敏度、擊穿時間，在一定時間內(nèi)變化取決于du/dt或di/dt的斜率。
7、數(shù)據(jù)傳輸速率VS：
表示在一秒內(nèi)傳輸多少比特值，單位：bps;是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中正確選用防雷器的參考值，防雷保護器的數(shù)據(jù)傳輸速率取決于系統(tǒng)的傳輸方式。
8、插入損耗Ae：
在給定頻率下保護器插入前和插入后的電壓比率。
9、回波損耗Ar：
表示前沿波在保護設(shè)備(反射點)被反射的比例，是直接衡量保護設(shè)備同系統(tǒng)阻抗是否兼容的參數(shù)。
10、最大縱向放電電流：
指每線對地施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
11、最大橫向放電電流：
指線與線之間施加波形為8/20μs的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
12、在線阻抗：
指在標(biāo)稱電壓Un下流經(jīng)保護器的回路阻抗和感抗的和。通常稱為“系統(tǒng)阻抗”。
13、峰值放電電流：
分兩種：額定放電電流Isn和最大放電電流Imax。
14、漏電流：
指在75或80標(biāo)稱電壓Un下流經(jīng)保護器的直流電流。