當雷電云層形成時,云層與地面之間產(chǎn)生一個電場,此電場強度可達到10kV/m甚至更高。從而使地面凸起部分或金屬部件上開始出現(xiàn)電暈放電。當雷電云層內(nèi)部形成一個下行先導(dǎo)時,閃電電擊便開始了。下行先導(dǎo)電荷以階梯形式向地面移動。當下行先導(dǎo)接近地面時,會從地面較突出的部分發(fā)出向上的迎面先導(dǎo)。當迎面先導(dǎo)與下行先導(dǎo)相遇時,就產(chǎn)生了強烈的“中和”過程,出現(xiàn)極大的電流(數(shù)十到數(shù)百千安),這就是雷電的主放電階段,伴隨著出現(xiàn)雷鳴和閃光。地面上的其它建筑物可能會生成好幾個迎面先導(dǎo)。與下行先導(dǎo)會合的個迎面先導(dǎo)決定了閃電雷擊的地點。提前放電避雷針的工作原理就是產(chǎn)生一個比普通避雷針更快的迎面先導(dǎo)。在自然的迎面先導(dǎo)形成前,提前放電避雷針會率先產(chǎn)生一個先導(dǎo),迅速地向雷電方向傳播直至捕獲雷電,并將其導(dǎo)入大地。實驗室中證實:比普通針更早產(chǎn)生迎面先導(dǎo)的這個啟動搶先時間稱為△T,賦予了提前放電避雷針更加有效的防雷保護功能。
建筑物如果安裝了接閃器但是沒有接地或者接地效果不好的話,在接閃時反倒會對建筑物或其中的人員造成更大的損害,相比沒有安裝接閃器的建筑物反倒更加不。2007年發(fā)生在重慶開縣的雷擊事故,就是因為該教室屋頂是由鋼筋水泥板構(gòu)成,其中的鋼筋沒有良好接地,在打雷時發(fā)生接閃,無處泄放,從而通過教室的屋頂和墻壁對室內(nèi)人員進行放電,造成教室里的小學(xué)生七人死亡數(shù)十人受傷的慘烈事故。
接閃器的保護范圍的計算,在GB50057《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的附錄D‘滾球法確定接閃器的保護范圍’中列出了計算單支接閃桿(避雷針)、兩支等高接閃桿、兩支不等高接閃桿、成矩形布置的四支等高接閃桿、單根接閃線(接閃帶、避雷帶)、兩根等高接閃線的保護范圍的保護范圍的計算方法,并繪制了相關(guān)示意圖。
雷擊避雷針和地的放電強度與雷電極的極性有關(guān):當雷的極性為正時,雷對避雷針的放電強度高于雷對地;當雷的極性為負時,雷對避雷針的放電強度略低于雷對地。所以在同樣電壓下雷電極對針的放電距離R與雷電極對地的放電距離H是不同的。