雷電是怎樣產(chǎn)生的，避雷針又是怎樣避雷的呢？  

大氣由于宇宙射線或其它電離現(xiàn)象的作用，會(huì)產(chǎn)生正負(fù)離子。正負(fù)離子能自由運(yùn)動(dòng)，這就使空氣能導(dǎo)電。當(dāng)大氣各處電位不同時(shí)，負(fù)離子向正電區(qū)運(yùn)動(dòng)，正離子向負(fù)電區(qū)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行正負(fù)電荷中和，達(dá)到電的平衡。  


所謂雷電現(xiàn)象，就是空中云層積累的電荷達(dá)到頗大數(shù)量時(shí)，它與附近的帶電云層或物體間產(chǎn)生很大的電勢差，形成很強(qiáng)的電場，兩部分異性電荷突破周圍空氣的阻礙去中和，發(fā)生強(qiáng)烈放電，這時(shí)在電通過的路徑上發(fā)出聲和光，就是雷電。雷電通常發(fā)生在不同的云塊之間，或云的下部與地面物之間。我們要避免的只是云和地或地上物之間的雷電。如果這塊云的上部帶正電，下部帶負(fù)電，則地面上感應(yīng)出來的電是正電，此時(shí)地面上的凸出物（房屋、樹或人體）就有可能與云中電荷發(fā)生放電現(xiàn)象，遭到雷擊的災(zāi)禍。  


但是，在云層里，情況就不太一樣。云是由許多微小的水滴組成的，離子吸附在水滴上，成為球電荷。由于水滴的質(zhì)量大，行動(dòng)笨拙；即使是直徑只有幾個(gè)微米的水滴，也是氣體離子的一個(gè)沉重包袱。所以云里的電荷移動(dòng)緩慢，不易達(dá)到電平衡。在大氣電場影響下，正負(fù)電荷在云的上下層分別積累。常常是正電荷聚集在云的上層，負(fù)電荷聚集在云的下層。  

當(dāng)帶電的云離地面較近時(shí)，云和地形成一個(gè)巨大的電容器。云和地各是電容器的一個(gè)極，云和地之間的大氣就是電介質(zhì)。雷雨時(shí)，兩極之間的電壓差別很大，能達(dá)每米幾萬伏。  

當(dāng)電場強(qiáng)度超過空氣的介電強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把空氣擊穿，進(jìn)行放電。放電時(shí)，帶電粒子撞擊空氣分子，使空氣分子電離。在云和地之間形成一條由電子、離子組成的電的通路。云中的電荷就沿著這條通路入地，這就是我們看到的發(fā)自云中而竄入地下的閃電。由于瞬時(shí)電流可達(dá)幾萬甚至幾十萬安培，閃電周圍空氣的溫度達(dá)幾萬度，由于氣體的受熱，附近氣壓突然升高到幾十以至幾百個(gè)大氣壓，巨大的氣壓向四周爆發(fā)時(shí)，發(fā)出嚇人的響聲，像爆炸一樣，這就是雷鳴。  

被閃電擊中的地方，瞬時(shí)能量極大，會(huì)使所觸及的樹木房舍炸裂起火，就像命中一枚一般  

裝置避雷針是避免雷擊的有效方法。在房屋最高處豎一金屬棒，棒下端連一條足夠粗的銅線，銅線下端連一塊金屬板埋入地下深處潮濕處。金屬棒的上端須是一個(gè)尖頭或分叉為幾個(gè)尖頭。有了這樣的裝置，當(dāng)空中有帶電的云時(shí)。避雷針的因靜電感應(yīng)就集中了異種電荷，發(fā)生放電，與云內(nèi)的電相中和，避免發(fā)生激烈的雷電、這就是避雷針能避雷的一方面。但這種作用頗慢，如果云中積電很快，或一塊帶有大量電荷的云突然飛來，有時(shí)來不及按上述方式中和，于是有強(qiáng)烈的放電，加雷電仍會(huì)發(fā)生。但這時(shí)由于避雷針高過周圍物體，它的又集中了與云中電異號的電荷，如果雷電是在云和地面物之間發(fā)生，放電電流主要通過避雷針流入大地，因此，不會(huì)打在房屋或附近人的身上，只會(huì)打在避雷針上了。由此可見，避雷針的放電作用會(huì)減少地面物與云之間打雷的可能性；到了不可避免時(shí)，它自己就負(fù)擔(dān)了雷的打擊，房屋與人得到了安全。  

由于避雷針的構(gòu)造和作用，我們要特別注意保持避雷針的良好導(dǎo)電性。一旦有一處聯(lián)接不好，或斷了，斷口以上的一段就成為一個(gè)隔離的導(dǎo)電系統(tǒng)。當(dāng)云中有電荷時(shí)，這隔出的部分上部感應(yīng)出與云中電異號的電荷，而下部感應(yīng)出與云中電同號的電荷，如果上部和云中電起放電作用時(shí)，強(qiáng)大的放電電流只能通過建筑物放出大量熱量，于是引起雷擊。這樣不但不能避雷，反而還招來雷禍。為防意外，高大建筑物最好豎起幾條避雷針。另外，每一又避雷針只能保護(hù)一定的建筑面積。對于較大的建筑物也需要豎起幾條避雷針。  


捷徑人人愛走，電也是這樣，要走電阻最小的通路。避雷針就是豎立在建筑物最高處的一根與地相通的金屬桿。桿的上端是尖的，容易放電，形成電阻小的通路。云中的電荷可經(jīng)避雷針入地，建筑物即可免受雷擊。  

這種避雷方法是富蘭克林發(fā)明的，所以叫富蘭克林避雷針。這種避雷針的保護(hù)范圍有似一把沒有撐足的傘，它的保護(hù)半徑只有避雷針安裝高度的1-1.5倍。因此，當(dāng)建筑物很大時(shí)，就要在上面裝許多支避雷針。特別是平頂的大建筑群，避雷針排列成行，宛如針林一般。  

如何提高避雷針的效能，早在1914年，匈牙利物理學(xué)家愛爾·齊拉特已發(fā)現(xiàn)利用放射性物質(zhì)能使空氣電離的原理可以增強(qiáng)避雷效能。近年來隨著同位素技術(shù)應(yīng)用日益普及，許多*國家，研制出了放射性同位素避雷針。  

在歐州雷電最頻繁的意大利和西班牙半島上，許多易受雷電影響的建筑，如無線電發(fā)射臺、變電站、燃料油或天然氣貯存庫、軍工廠、核工廠都裝置了這種新型的避雷針。對一些有保存價(jià)值的古代遺跡，如雅典的衛(wèi)城、西班牙的參坦達(dá)，也采用了這種新型的避雷針。  


放射性同位素避雷針的避雷原理與富蘭克林避雷針的原理是一樣的。所不同的是前者依靠放射性同位素發(fā)射的射線使避雷針附近的空氣大量地電離，主動(dòng)地打開一條與云中電荷相通的電的通路；而富蘭克林避雷針的只能產(chǎn)生少量的離子。