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(kāi)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(kāi)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(chēng)為△T，賦予了提前放電避雷針更加有效的防雷保護(hù)功能。
需要注意的是，市場(chǎng)上有各種各樣所謂知名品牌的避雷針，大都以‘預(yù)放電’或者‘提前放電’作為其賣(mài)點(diǎn)，大都是從國(guó)外進(jìn)口來(lái)的所謂‘特殊避雷針’，其所宣稱(chēng)的保護(hù)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)按照滾球法的原理所計(jì)算的保護(hù)范圍，其價(jià)格非常昂貴，動(dòng)輒幾萬(wàn)元一根。這些避雷針的所謂科學(xué)原理，在中國(guó)大陸到目前為止尚未得到認(rèn)可，其防雷效果也沒(méi)有得到實(shí)踐的認(rèn)可。在建筑物上即使安裝了這樣的避雷針，在防雷驗(yàn)收時(shí)，還是要按照傳統(tǒng)的滾球法的原理進(jìn)行計(jì)算，花高價(jià)購(gòu)買(mǎi)了這樣的避雷針的客戶(hù)，要提防這方面的風(fēng)險(xiǎn)。
接閃器的保護(hù)范圍的計(jì)算，在GB50057《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的附錄D‘滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍’中列出了計(jì)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(xiàn)（接閃帶、避雷帶）、兩根等高接閃線(xiàn)的保護(hù)范圍的保護(hù)范圍的計(jì)算方法，并繪制了相關(guān)示意圖。
雷擊避雷針和地的放電強(qiáng)度與雷電極的極性有關(guān)：當(dāng)雷的極性為正時(shí)，雷對(duì)避雷針的放電強(qiáng)度高于雷對(duì)地；當(dāng)雷的極性為負(fù)時(shí)，雷對(duì)避雷針的放電強(qiáng)度略低于雷對(duì)地。所以在同樣電壓下雷電極對(duì)針的放電距離R與雷電極對(duì)地的放電距離H是不同的。
