雷雨时节，雷鸣巨响总会让人惊叹大自然的神奇。现实世界中，闪电劈人，击倒大树等雷击事件常有发生。聪明的人类发明了避雷针来减少高楼建筑遭受雷击。然而，事实上，避雷针无法百分之百地吸引雷电，也无法完全防止任何的雷电袭击。这与人们所想的大相径庭。

难道避雷针不是用来避雷的吗？它是用来降低雷击概率的，但是，因为雷电无法预测，避雷针无法做到完全防雷。实际上，避雷针的主要作用是通过连地的导线把空气中的电荷导向地面，提供了一条电线接地的通道将闪电导入地面，来达到预防雷电的目的。

建筑顶部的避雷针

避雷针的发明

本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)首次发现闪电是由电构成，就提出了避雷针的设计。从逻辑上来看，如果将一根金属导电棒放置在某物体的最高点，闪电就会击中它，将电直接导入地面后，就能够避免对物体本身的损害。然而不幸的是，事情并没有那么简单。

避雷针

听起来觉得很奇怪吧，因为金属本身不会吸引闪电。

在9000多米的高空中，闪电并不知道接下来它会击中什么物体。当云层和地面之间的电场发生分解时，空气中一小部分成分会发生电离，这称为步进引线。随着电离一步接一步地往下走，到最后离地面30多米左右时，才会发生一些奇怪的事情。地面上的物体向上射“彩带”。当闪电链之间接触时，电路就形成了，电流也就流动了。就形成了我们平时所看到的闪电。

闪电

避雷针工作原理

避雷针是建立在本杰明·富兰克林的闪电消散理论和闪电分流理论两个原理的基础上。

1.闪电消散理论

这个理论说，如果把一个尖头的金属物体指向极化云，这个金属物体就能从云中流出一些能量，从而防止雷击。

该理论实际上可以被证明。虽然这个理论在小尺度上站得住脚，但已经证明它不能有效地消散风暴中积累的大量能量。幸运的是，消散装置(避雷针)的设计也是一个很好的导流装置。

闪电

2.雷电导流理论

闪电转移理论说，如果给能量提供了一条更好的路径，那么能量很有可能会沿着这条路径前进。

避雷针被设计成周围最高的物体。这使他们离极化云更近，减少了闪电必须穿过空气的距离。避雷针是由导电材料制成的，并通过高导电材料连接到地球上。这提供了一条低阻力的地面路径，使之成为雷电跟随的一条更好的路径。

虽然以上两种理论在实验室中都是有效的，但只有导流理论才能提供一种可行的防雷系统。

高达10亿伏的巨大电压

当空气中一个异常巨大的负电荷积聚在地面上时，在与其对应的空中产生一个正电荷时，闪电就会发生。由于空气是一种非常好的绝缘体，因此，必须要巨大的电压差才能产生电弧。

看过《回到未来》三部曲的应该知道，马丁穿越到过去后，时间机器没有办法工作。他找年轻的博士帮忙，博士说不可能实现，因为需要提供巨大的电能才能让时间机器正常工作，而只有闪电才能产生的电压达到12亿伏特，这个能量足够提供时间机器穿越时间。后来才想到利用钟楼的避雷针来实现利用闪电。

回到未来的博士

避雷针小知识

1、避雷针不会吸引闪电

2、避雷针不能保证避免雷击。

3、避雷针不会在云中释放电场。

4、避雷针直通地面，当正确安装时，它有助于保护建筑等物体的结构。避雷针其实就是增加了一定的概率，使避雷针有更多的机会与雷电接触，并试图将将巨大的电流引导到地面。

5、避雷针有许多不同的样式，空心、实心、尖的、圆形的、扁平的，有的还像刷子一样。所有避雷针都是由导电材料制成的，例如铜和铝。其中，铜及其合金是最常用的防雷材料。