在雷雨天氣，高樓上空出現(xiàn)帶電云層時(shí)，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷，由于避雷針針頭是尖的，所以靜電感應(yīng)時(shí)，導(dǎo)體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣，避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電云層形成了一個(gè)電容器，由于它較尖，即這個(gè)電容器的兩極板正對(duì)面積很小，電容也就很小，也就是說(shuō)它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷，所以，當(dāng)云層上電荷較多時(shí)，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對(duì)高層建筑構(gòu)成危險(xiǎn)，保證了它的安全。
避雷針的防雷作用是它能把閃電從保護(hù)物上方引向自己并安全地通過(guò)自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至關(guān)重要的。避雷針的引雷性能已有實(shí)驗(yàn)和理論分析如下：
一個(gè)豎立在平地的避雷針其引雷空域如圖1所示。其中簡(jiǎn)化包絡(luò)線是一條拋物線，此線即為在正、負(fù)雷雨云下該避雷針的50%擊針擊地平均分界線。圖中小圈為空中各點(diǎn)實(shí)驗(yàn)放電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，表示模擬實(shí)驗(yàn)下行先導(dǎo)的針尖位置，黑圈表示百分之百擊針，白圈表示百分之百擊地，黑白各半表示50%擊針及擊地。
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。根據(jù)長(zhǎng)間隙放電的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大致有：
雷電極為負(fù)、地為正時(shí)，k=R/H=1．1
雷電極為正、地為負(fù)時(shí)，k=R/H=0．8～0．9，
圖2為雷擊針地分界面的理論分析圖，據(jù)此可以求出雷擊避雷針和地的理論分界線。

圖中L為避雷針尖，其高度為h，P為雷電極頭部，其對(duì)地高度為H，E為雷電極正下方的投影點(diǎn)，L、P之間的距離為R。當(dāng)P點(diǎn)維持k等于某一常數(shù)在圖面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡就是雷擊避雷針和地的理論分界線。分界線以y軸為中心旋轉(zhuǎn)就是立體的分界面。分界面內(nèi)為雷擊避雷針的空域，分界面以外為雷擊大地的空域，分界面附近引下的雷擊地面為散擊區(qū)。
分界線有3種：k=0．9情況下其分界線為一橢圓；k=1．1情況下其分界線為一雙曲線；k=1情況下其分界線為一拋物線，后者為一般分析避雷針接閃性能的理論基礎(chǔ)，它是正負(fù)雷擊情況的平均數(shù)。圖2的分析結(jié)果與圖1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是相一致的。
結(jié)合避雷針的引雷空域再分析避雷針的保護(hù)范圍問(wèn)題，取k=1的情況可得避雷針的保護(hù)作用，見(jiàn)圖3。

圖3中O1 L為避雷針，K為其高度的中點(diǎn)；MO2為被保護(hù)物，N為其高度的中點(diǎn)。假設(shè)雷擊距離為hr，雷電先導(dǎo)端頭位于P，PK（實(shí)線）為避雷針的引雷分界線，PN（虛線）為被保護(hù)物的引雷分界線，它的上部空域都在避雷針的引雷分界線以內(nèi)。因此，距地面高度大于hr的雷擊將被引向避雷針，被保護(hù)物MO2將免于雷擊，這種現(xiàn)象稱為截?fù)粜?yīng)；但當(dāng)雷電先導(dǎo)從低于hr的右側(cè)襲來(lái)時(shí)，避雷針將起不到保護(hù)作用，這稱為對(duì)被保護(hù)物的側(cè)擊。所以以P點(diǎn)為圓心，以hr為半徑作圓，此圓從避雷針頂點(diǎn)L經(jīng)M地面O3點(diǎn)，它以下的部分就是雷擊距離為hr時(shí)避雷針的保護(hù)范圍。這一分析結(jié)果與按電氣幾何理論（EGM）滾球法推出的結(jié)果是一致的。
EGM理論認(rèn)為，雷電先導(dǎo)首先進(jìn)入哪一物體的雷擊距離就對(duì)那一物體放電，雷擊距離是雷電流的函數(shù)：
hr=10I0．65 （1）
式中　hr為雷擊距離，m；I為雷電流幅值，kA。
美國(guó)R．H．Lee建議以10 kA作為一般建筑物的臨界電流Ic，小于這個(gè)雷電流幅值時(shí)不會(huì)造成雷擊事故，其對(duì)應(yīng)的臨界雷擊半徑hrc為45 m。這一觀點(diǎn)把被保護(hù)物的耐雷水平與避雷針的保護(hù)率聯(lián)系起來(lái)。我國(guó)防雷標(biāo)準(zhǔn)GB50057－94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定三類防雷建筑物的避雷針保護(hù)范圍按hrc為60 m畫定。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明這一規(guī)定符合我國(guó)通用建筑物的防雷要求。
一些學(xué)者對(duì)EGM理論又做了修正，稱為先導(dǎo)傳播模型理論（LPM）。該理論認(rèn)為確定雷擊點(diǎn)除了考慮雷擊距離外尚需考慮迎面先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一定幾何形狀和高度的地物能否被一定雷電流幅值的雷電擊中，可用吸引半徑Ra來(lái)表述。Ra不僅是雷電流的函數(shù)，也是地物高度的函數(shù)，并和地物的幾何形狀有關(guān)。因?yàn)椴煌螤詈透叨鹊牡匚?，在同一雷電流的下行先?dǎo)作用下感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同。
Ra（I，h）=2．83I0．63h0．40 （2）
式中　Ra為吸引半徑，m；I為雷電流幅值，kA；h為針狀物高度，m。
分析結(jié)果指出：當(dāng)臨界半徑hrc大于避雷針高度h時(shí)，EGM所得保護(hù)半徑比LPM要小，但不顯著；當(dāng)臨界半徑hrc小于針高h(yuǎn)時(shí)，EGM所得保護(hù)半徑比LPM要小許多，某些情況下甚致小50%左右；當(dāng)針高h(yuǎn)>hrc時(shí)，EGM認(rèn)為高出臨界半徑的針體部分沒(méi)有保護(hù)范圍，而LPM理論則認(rèn)為保護(hù)半徑隨針體
高度的增加而增加。
根據(jù)對(duì)塔形建筑物吸引雷擊次數(shù)隨其高度增加而變化的觀測(cè)以及長(zhǎng)間隙放電棒對(duì)棒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明，避雷針的引雷能力隨其高度的增加而增強(qiáng)，但增加的速度是變緩的。這對(duì)LPM的結(jié)論給予了支持，可見(jiàn)EGM滾球法未考慮吸引能力隨高度變化是其保護(hù)范圍偏小的原因。從理論角度看，滾球法是一種偏于保守、偏于嚴(yán)格的方法，它能對(duì)避雷針的保護(hù)區(qū)給出直觀的物理圖象。
考慮迎面先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可得出避雷針的引雷空域，見(jiàn)圖4。

圖中
hr=vzhT+vxiaT （3）
式中　hr為雷擊距離，即雷擊半徑，m；vzh為地物或避雷針上迎面先導(dǎo)的發(fā)展速度，m/s；vxia為地閃下行先導(dǎo)的發(fā)展速度，m/s；T為大氣間隙的放電時(shí)延，s。
參考圖3可得到LPM理論的一切結(jié)論。
避雷針的上部有一段可能自身遭受側(cè)向雷擊的空間，稱為對(duì)針桿側(cè)擊區(qū)；高架避雷針的引雷能力強(qiáng)，當(dāng)側(cè)方襲來(lái)的下行雷電先導(dǎo)被避雷針引近而未能在針端接閃時(shí)，會(huì)出現(xiàn)閃電擊中
避雷針附近地面的情況，使得高架避雷針附近的地面落雷密度較該處平均落雷密度大，該地面稱為散擊區(qū)。高聳的建筑物和高架避雷針附近地面出現(xiàn)散擊區(qū)，遠(yuǎn)離避雷針的地方雷擊率不受避雷針的影響，稱為正常區(qū)。避雷針周圍空間側(cè)擊區(qū)、地面的保護(hù)區(qū)、地面的散擊區(qū)和正常區(qū)見(jiàn)圖5所示。

按我國(guó)統(tǒng)計(jì)的雷電流幅值最大約為300 kA，其對(duì)應(yīng)的雷擊高度為408 m。取雷擊定位高度為400m，可得出不同高度避雷針的保護(hù)區(qū)和散擊區(qū)的地表半徑見(jiàn)表1。我國(guó)舊式民房一般高度在10 m以下，避雷帶和避雷網(wǎng)的高度與房高相同，安裝的短針?lè)览灼涓叨葹?～2 m，它們引起的散擊現(xiàn)象不明顯；高聳建筑物和高架避雷針引雷招致雷擊率增高和存在散擊區(qū)。我國(guó)防雷學(xué)者歷來(lái)不主張用高架避雷針保護(hù)建筑物，主張用屋頂短針和避雷帶防雷就是考慮了既能發(fā)揮它的引雷作用，又避免增加散雷區(qū)。

保護(hù)范圍

1根避雷針的保護(hù)范圍

當(dāng)避雷針的高度h≤hr時(shí)
距地面hr處作一條平行于地面的平行線，以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑畫弧，交水平線于A、B兩點(diǎn)，又分別以A、B兩點(diǎn)為圓心，hr為半徑，從針尖向地面畫弧。如圖1所示，則圖中曲線就是避雷針保護(hù)范圍的邊界，保護(hù)范圍是一個(gè)對(duì)稱的錐體。

Hr的取值
一類防雷建筑物為30米
二類防雷建筑物為45米
三類防雷建筑物為60米

聯(lián)合接地
隨著防雷接地技術(shù)的成熟，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，防雷和接地是一個(gè)系統(tǒng)工程，提出了聯(lián)合接地的概念（如圖所示）。

人們將建筑物外圍所有鋼筋全部焊接成籠狀，利用建筑物的外圍鋼筋結(jié)構(gòu)，作為雷電的引下線，建筑物鋼筋在地基處通過(guò)接地網(wǎng)與大地可靠連接，雷電通過(guò)避雷針（避雷帶、避雷網(wǎng)）引入，通過(guò)建筑外圍鋼筋入地，從而有效保護(hù)建筑物內(nèi)部，效果比單獨(dú)雷電引下線更佳。