當(dāng)雷電云層形成時(shí)，云層與地面之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，此電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)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(dāng)雷電云層內(nèi)部形成一個(gè)下行先導(dǎo)時(shí)，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(dòng)。當(dāng)下行先導(dǎo)接近地面時(shí)，會(huì)從地面較突出的部分發(fā)出向上的迎面先導(dǎo)。當(dāng)迎面先導(dǎo)與下行先導(dǎo)相遇時(shí)，就產(chǎn)生了強(qiáng)烈的“中和”過(guò)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(huì)生成好幾個(gè)迎面先導(dǎo)。與下行先導(dǎo)會(huì)合的個(gè)迎面先導(dǎo)決定了閃電雷擊的地點(diǎn)。提前放電避雷針的工作原理就是產(chǎn)生一個(gè)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(huì)率先產(chǎn)生一個(gè)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(shí)驗(yàn)室中證實(shí)：比普通針更早產(chǎn)生迎面先導(dǎo)的這個(gè)啟動(dòng)搶先時(shí)間稱為△T，賦予了提前放電避雷針更加有效的防雷保護(hù)功能。
提前放電避雷針的保護(hù)范圍
避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄四《滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍》規(guī)定的方法進(jìn)行計(jì)算。若達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可通過(guò)加接桿將避雷針升高，或者選用提前放電避雷針。在保護(hù)對(duì)象的范圍很寬時(shí)，可考慮用多根避雷針來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。
提前放電避雷針的滾球法，是假設(shè)以一定半徑（根據(jù)建筑物防護(hù)等級(jí)的不同，100米、60米、45米、30米不等）的球體，沿建筑物的外表面滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器和地面，而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí)，該部位就得到接閃器的保護(hù)。通俗地說(shuō)，這個(gè)球體能夠接觸到的地方就是雷能夠打到的地方，球體接觸不到的地方就處于接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。
預(yù)放電避雷針是在傳統(tǒng)避雷針?lè)烹娫淼幕A(chǔ)上，引入了“促進(jìn)電離”這一預(yù)防電型避雷針的基本特性，從而達(dá)到了比普通避雷針更早的先導(dǎo)放電，擴(kuò)大了保護(hù)半徑，提高了系數(shù)。在雷電條件下，當(dāng)雷電下行先導(dǎo)接近地面時(shí)，任何導(dǎo)電的表面均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上行先導(dǎo)。在被動(dòng)避雷針的情況下，只有在長(zhǎng)時(shí)間的電荷重聚之后，才會(huì)傳播上行先導(dǎo)。
