kim thu sét

1. Cấu tạo

Kim thu sét gồm có một cái thanh kim loại dài nối từ đỉnh của một công trình đến mặt đất. Ở trên cùng, cột thu lôi có một cái đầu nhọn để có thể tập trung tia sét. Sau này, để tăng mức độ an toàn, người ta cho lắp thêm một cái vỏ bên ngoài bằng sứ, ngăn chặn những ảnh hưởng có thể có của sét vào các công trình.

2. Nguyên lý hoạt động

Kim thu sét/Cột thu lôi chỉ hoạt động khi có trận giông bão. Lúc ấy, các đám mây đã tích điện tích âm và mặt đất tích điện tích dương do hưởng ứng tĩnh điện. Giữa mây và mặt đất có hiệu điện thế rất lớn. Khi đó, sét được hình thành. Những chỗ nhô cao trên mặt đất giống như những mũi nhọn là nơi có điện trường mạnh nhất (vì điện tích hưởng ứng phân bố chủ yếu ở đấy). Sau khi hình thành, kênh dẫn bậc hay tiên đạo của sét sẽ di chuyển từ đám mây xuống và mở đường cho tia sét đánh xuống đất.

Kênh dẫn bậc bị thu hút bởi những chỗ nhô cao nên sét đánh vào những chỗ đó nhiều nhất (chính vì vậy khi khi có sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên nhô đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm xuống đất). Khi đó, cái mũi nhọn của chiếc cột thu lôi sẽ phát huy tác dụng. Do cao và nhọn, kim thu sét sẽ có điện trường lớn, nên sét sẽ đánh vào đó. Sau khi bị sét đánh, nó dẫn dòng điện ấy xuống dưới mặt đất. Dòng điện ấy sẽ được trung hòa về điện, bởi lúc này đất mang điện tích dương, còn dòng điện trong kim thu sét mang điện tích âm.

Tượng tại Quốc hội Bayern

3. Phân loại kim thu sét

• Kim thu sét cổ điển: 

Đây là dòng kim thu sét cấu tạo đơn giản là các thanh kim loại nhọn. Chúng có thể được làm bằng sắt, thép, đồng. Dòng kim này hoạt động dựa trên nguyên lý mũi nhọn nhô cao. Vùng bảo vệ của kim là hình chóp góc 45 độ từ đỉnh kim xuống vị trí phía dưới cần được bảo vệ.

Kim thu sét cổ điển Franklin

• Kim thu sét hiện đại:

Đây là dòng kim kế thừa tính năng của kim cổ điển và có sự cải tiến. Nguyên lý hoạt động của dòng kim này là việc phát tia tiên đạo sớm. Để làm được việc này thì kim hiện đại được trang bị thêm 1 bộ phận đặc biệt. Đó là bộ phận phát ion được gắn trong bầu kim. Khi mây giông mang điện tích xuất hiện, bộ phận phát ion sẽ làm tăng điện tích lên đầu kim. Nhờ vậy, đầu kim sẽ phát ra tia tiên đạo đi lên trước tất cả những vật thể xung quanh. Do đó nó sẽ thu sét một cách chủ động. Cũng chính tính năng ưu việt này, vùng bảo vệ của kim thu sét hiện đại lớn hơn đáng kể so với kim thu sét cổ điển.

Kim thu sét Ingesco

4. Chất liệu kim thu sét

• Thép không gỉ hay còn gọi là Inox. Đây là chất liệu chính của các dòng kim thu sét hiện đại. Các dòng kim thu sét chất lượng có uy tín sử dụng chất liệu inox cao cấp 316. Có thể kể đến dòng Stormaster của LPI Úc, kim OPR của ABB Pháp, kim Ingesco của Tây Ban Nha…Các dòng kim thu sét hiện đại ở phân khúc thấp hơn có thể dùng chất liệu Inox 304. Ưu điểm của loại chất liệu này là bền đẹp, không bị ăn mòn ở môi trường bên ngoài.

• Kim thu sét Đồng. Đây là dòng kim cổ điển. Đường kính kim 16mm. Chiều dài của kim có thể từ 0.6-2m. Kim có chất liệu đồng dẫn sét tốt, bền. Đồng được sử dụng có thể là đồng đỏ hoặc đồng vàng. Dòng kim bằng đồng vàng được sử dụng rộng rãi hơn do nó hài hòa được 2 yếu tố chất lượng và giá thành.

• Kim thu sét thép mạ kẽm nhúng nóng. Dòng kim thu sét cổ điển bằng thép mạ kẽm được dùng nhiều cho các công trình nhà dân, công trình nhỏ. Với giá thành thấp thì dòng kim này cũng là một phương án chấp nhận được cho các công trình kinh phí eo hẹp. Tuy nhiên mức độ bảo vệ của loại kim này cũng có giới hạn. Với những tia sét cường độ lớn thì khả năng chịu đựng của loại kim này thường không được đảm bảo.