避雷針（lightning rod），又名防雷針、接閃桿，是用來保護建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。在被保護物頂端安裝一根接閃器，用符合規格導線與埋在地下的泄流地網連接起來。避雷針規格必須符合國家標準，每一個防雷類別需要的避雷針高度規格都不一樣。
避雷針通過將雷電引導到地下或周圍的接地系統中，將雷電的能量安全地分散，從而保護建筑物和其內部設備不受雷擊的損害。它起到了保護建筑物和人員安全的重要作用。
避雷針的發明可以追溯到18世紀的美國科學家本杰明·富蘭克林。他進行了風箏實驗，證明了雷電與電是相同的，并發明了避雷針。避雷針的設計和安裝需要遵循特定的規范和標準，以確保其有效性和可靠性。
今天，避雷針已經成為建筑物防雷系統中必不可少的組成部分，尤其是在那些容易受到雷擊的地區。它們在保護住宅、商業建筑、工廠、電力設施和其他重要基礎設施中得到廣泛應用。
顧名思義，避雷針有躲避雷電之意，是一種保護建筑物及屋外電氣設備免受雷擊的裝置。
簡史
中國人在建筑物防雷方面的探索起步較早。據說在漢代一些高大的建筑物中就已經出現了被稱為雷公柱的結構，據說它們能夠避雷。唐代《炙轂子》一書記載了這樣一件事：漢朝時柏梁殿遭到火災，一位巫師建議，將一塊魚尾形狀的銅瓦放在屋頂上，就可以防止雷電所引起的天火。然而，一些學者對此持有不同觀點。他們認為，如果雷公柱是由金屬構成的，那么避雷是有可能的；但如果是由木材構成的，這就值得商榷[què]了。這是因為雷電的電流可以達到數萬安培，其產生的熱效應超過6000至10000攝氏度，足以將任何木材和磚石燒毀。因此，他們認為雷公柱不可能避雷。在湖南岳陽有一座名為慈氏塔的建筑。據信該塔建于約1100年，塔頂設有6條鐵鏈，這些鐵鏈沿著六個角落垂直延伸至地面一定高度，其目的是防止雷擊。這可以說是避雷針的雛形。中國是應用避雷針較早的國家，法國旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國新事》一書中記有：中國屋脊兩頭，都有一個仰起的龍頭（這類瓦飾高于建筑物之上），龍口吐出曲折的金屬舌頭伸向天空，舌根連結一根細的鐵絲直通地下。這種奇妙的裝置在發生雷電的時刻大顯神通，若雷電擊中屋宇，電流從龍舌沿線行至地底，即使是猛烈的落地雷，也通常只是擊毀瓦飾而保留建筑物主體，避免雷電擊毀建筑物主體。這說明，中國古代建筑上的避雷裝置，在大批量和結構上已和現代避雷針基本相似。
而現代避雷針的發明應該歸功于美國科學家本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin），他在1752年，進行了風箏實驗，證明了雷電與電是相同的。他用一根線連接了一個風箏和一根鑰匙，并將風箏在雷雨天氣中放飛。當風箏遭遇雷電時，富蘭克林觸摸到了鑰匙上的電荷，從而證明了雷電的本質。這一實驗為后來避雷針的發明奠定了基礎。1753年，俄羅斯著名電學家格奧爾格·里奇曼為了驗證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，成為雷電實驗的第一個犧牲者。1762年,英國科學家咸廉·沃森決定將其好友、美國科學家本杰明·富蘭克林發明的避雷器用于航海。
1775年，法國科學家夏爾·卡庫托（Charles-Augustin de Coulomb）發現了靜電作用力，簡稱避雷針庫侖力理論，是兩個帶電物體之間的一種很強的非共價鍵相互作用，在某些體系中甚至強于共價鍵。1775年，古斯塔夫·西奧多·費希納神父（Rev. John Wesley Cleveland）是英國第一個正式安裝避雷針的人。他在英國諾福克郡的一個教堂上安裝了避雷針，以保護教堂免受雷擊。到1782年,富蘭克林居住的費城已有約400根避雷針在使用。
從19世紀后半期到20世紀初,出現了許多有關避雷針的名稱,如“防雷鐵”“防雷針”“防雷尖叉”“防電桿”“擋雷針”“引電桿”“引電竿”“避電針”“避雷鐵”“避雷針”“避雷柱”,等等。19世紀中期,德國科學家通過避雷針的應用,加強對雷擊的防范,其中,避雷針的工作原理是降低絕緣的感應過電壓,從而可以達到有效防雷的目標。直到19世紀后期,英國的許多教堂還是不愿意安裝避雷針,他們認為雷電是上帝在懲罰有罪的人,教堂不會遭受雷擊，在費城等地，拒絕安置避雷針的一些高大教堂在大雷雨中相繼遭受雷擊。美國于19世紀40年代開展雷電流監測工作,紐約帝國大廈樓頂安裝有雷電流測量裝置,測量擊于樓頂避雷針的雷電流波形。
20世紀30年代到50年代，不同國家的學者模擬了大量的避雷針防雷實驗。20世紀90年代,為了預防直擊雷,設計了一種先進的產品——AR避雷針,因此,在一些條件比較好的臺站,可以使用AR限流避雷針,其能夠有效降低雷擊產生的二次效應。
今天，避雷針已經成為建筑物和其他重要設施防雷系統中的關鍵組成部分。通過不斷的研究和技術創新，避雷針的性能和可靠性得到了顯著提高，以更好地保護人們和財產免受雷擊的危險。
接閃器與外部防雷裝置
接閃桿與接閃帶、接閃線、接閃網、用以接閃的金屬屋面、金屬構件等，統稱為接閃器；接閃器和引下線、接地裝置共同組成了建筑物或構筑物的外部防雷裝置，用以避免或減少閃電擊中建筑物（構筑物）上或其附近造成的物理損害和人身傷亡。之所以將避雷針改名為接閃桿，是因為以前的名稱不科學，沒有反映出接閃桿的原理；也有人建議將避雷針改名為引雷針，但總的來說，還是接閃桿這個名稱最為貼切。
工作原理
放電原理
避雷針主要依托尖端放電原理促使避雷針可以大量收集雷云發出的電荷，并通過利用多元化接地設置方式，將所接收的電荷傳入到地層結構中。保護原理是當雷云放電接近地面時，地面電場發生畸變，避雷針頂部形成局部電場強度畸變，誘導雷電向避雷針放電的方向放電。避雷針的保護原理雷電分類方法有多種，一般普遍認可的分為直擊雷、球形雷、云閃3類。
預放電原理
當避雷針截受雷擊時，由接閃體接閃，通過雷電波形處理裝置，利用外殼與中心接地桿之間有3mm間隙，構成耦合電容，同時外殼通過一個電感線圈接地（中心接地桿）。當下行先導接近接閃器時，由于頻率極高，電感呈開路狀態，電容對高頻呈現短路特性，因此在耦合電容作用下，接閃器表面電場強度迅速增加，直至觸發雪崩過程，從而能在頃刻間將雷電流泄放入地，有效達到防雷害保安全的目的。
尖端效應
避雷針通常具有尖銳的尖頂，這有利于電場的集中。避雷針效應也稱尖端效應（lightning-rod effect），是指一些納米粒子某些部位的曲率半徑極小，此處的電荷密度高，可形成更強的局域電磁場，從而提升了該位置附近目標分子的拉曼信號。通常指的是粗糙金屬表面存在一些曲率非常大的類似于針尖一樣的區域，具有尖端效應的這些區域，電荷會在此富集，因此產生較強的局部電場。在金屬尖端，電磁場被高度局域化并得到增強，這是避雷針效應的基本物理增強原理。
新防雷方式無源電暈場驅雷器概述無源電暈場無源驅雷器是利用金屬多短針形成的“似尖端效應”，使電暈場驅雷器周圍的環境電場遠高于被保護目標物，但低于傳統避雷針，從而使被保護物體處于相對安全的狀態。
接閃效應
即對被保護物的有效保護范圍，不僅與雷電極性、雷電通道電荷分布、空間電荷分布有關，還與避雷針（線）數量及其高度、被保護物位置與形狀，以及當時的大氣條件和地理條件等因素有關。其接閃效應(即對被保護物形成的有效保護范圍),不僅與雷電極性、雷電通道電荷分布、空間電荷分布、先導頭部電位等有關,還與避雷針高度、被保護物形狀與位置、地形地貌和地質結構等多種因素有關。
工作流程
安裝位置選擇
避雷針通常安裝在建筑物的高處，如屋頂、塔尖或煙囪等。這些位置使避雷針能夠更容易地吸引雷電，并確保其在建筑物周圍形成一個更有利的電場。在塔頂安裝避雷針，可以發揮避雷針對雷擊方向的調整作用，避雷針將雷擊電流吸引過來，再對其進行疏導，可以減少或者避免電流對線路的危害。
引導雷電
當雷電靠近建筑物時，避雷針的尖銳尖頂吸引雷電，并成為最容易被雷電擊中的目標。雷電會通過空氣中的電離形成導電通道，并沿著避雷針流動。避雷針和避雷線的作用是從被保護物體上方引導雷電通過，并安全泄入大地，防止雷電直擊，減小在其保護范圍內的電器設備和建筑物遭受雷擊的概率。
導電路徑
避雷針由導電材料制成，能夠有效傳導電流。當雷電擊中避雷針時，導電材料會將電流從避雷針頂部引導到建筑物的接地系統或地下。這樣，雷電的能量會被分散并安全地引導到地下，減少對建筑物和其內部設備的影響。
接地系統
避雷針的引導路徑通常與建筑物的接地系統相連接。接地系統通過良好的接地，能夠將雷電的能量有效地釋放到大地中，進一步確保建筑物和周圍環境的安全。需要注意的是，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。例如，2007年發生在重慶開縣的雷擊事故中，由于教室屋頂的鋼筋沒有良好接地，雷電通過屋頂和墻壁對室內人員放電，造成七人死亡、數十人受傷的慘烈后果。建立接地系統應注意以下三個問題:(1)避雷針應盡可能選擇提前放電主動式的防雷裝置,并且應該從30°、45°、60°等不同角度考慮,以做到對各種雷擊的防護,增大保護范圍,增加導通量。
基本構造
避雷針通常由金屬端部與金屬構架組成，避雷針的頂部通常是尖銳的尖頂，有助于電場的集中和雷電的吸引。尖頂可以是金屬制成，如銅、鋁等，也可以采用其他導電材料。避雷針由一個支柱或支架支撐在建筑物的高處，如屋頂或塔尖上。支柱或支架的材料可以是金屬或其他耐候性材料，以確保避雷針的穩定性和可靠性。
按照規范要求完善防雷接閃裝置接閃就是讓在一定程度范圍內出現的閃電按照防雷系統的規定通道，一般是避雷針（塔）或避雷線，將雷電能量泄放到大地中去，城鎮燃氣各門站、調壓站及閥室安裝的避雷針（塔）或避雷線，必須嚴格按照《建筑物防雷設計規范》（GB50057—2010）的要求進行設計安裝，避雷針（塔）或避雷線的支柱及其接地裝置與被保護建筑物、設備設施、管道、電纜等金屬物之間必須保證有足夠的間隔距離，最小安全凈距不得小于5m，以免雷擊避雷針時出現反擊，避雷針（塔）或避雷線應設立獨立的接地裝置，接地電阻應小于10Ω。
避雷針通過導線或導體將雷電的能量引導到地下或接地系統。導線可以與避雷針直接相連，或通過附加的導線與避雷針連接。避雷針的引導路徑與建筑物的接地系統相連接。接地系統通常由一組導體和接地電極組成，用于將雷電的能量安全地引導到地下，進一步保護建筑物和其內部設備。
為了確保避雷針的安裝和運行效果，還需要一些附件和配件，如接地線、連接件、絕緣件等。這些附件和配件有助于確保避雷針的穩定性、安全性和可靠性。
基本分類
主動式避雷針
主動式避雷針通過避雷針尖放電,促進空氣離子化,進而形成主放電通道的主動放電裝置。根據現代技術的發展,避雷針選用可控放電主動式的防雷裝置。主動式放電避雷針在相同的安裝高度下,比普通避雷針的保護半徑大數倍。主動式避雷針與常規避雷針相比,其增設了激發器(觸發裝置)。當主動式避雷針附近的臨地面電場強度較低時(如雷云離避雷針針及被保護對象距離較遠等情況),雷云不會對地面物體發生放電,此時主動式避雷針針頭的貯能裝置處于貯藏雷云電場能量狀態。
根據現代通信技術發展的要求,避雷針應選擇提前放電主動式的防雷裝置,且應從30°、45°、60°等不同角度考慮,以做到對各種雷擊的防護,增大保護范圍和導通量。目前國內已經有無放射源、無易損件主動式避雷針,如已廣泛應用的ERICO公司生產的S3000避雷針,就是一種屬于世界領先的"主動式"避雷針。主動式避雷針這種產品能夠隨大氣電場變化而吸收能量，當儲存的能量達到某一程度時便會在避雷針尖放電，尖端周圍空氣離子化，使避雷針上方形成一條人工的向上的雷電先導，它比自然的向上的雷電通道能更早地與雷云的向下雷電先導接觸，形成主放電通道。
被動式避雷針
被動式避雷針主要指常用的避雷帶、避雷網或本杰明·富蘭克林避雷針等。它們在防雷過程中是被動的，根據雷電的沖擊來引導和分散雷電能量。被動式避雷針具有安全、方便、簡單和價格便宜等優點，因此被廣泛應用。然而，被動式避雷針也存在一些缺陷。其中，被動式避雷針的可靠性較低，不能主動地防止雷擊，而是依賴于雷電的沖擊來引導雷電能量。此外，被動式避雷針的保護范圍相對較小，只能在其直接影響范圍內提供保護。另外，被動式避雷針容易受到磁場感應的影響，可能會降低其防雷效果。傳統的富蘭克林避雷針屬于被動式放電方式，它存在一些局限性。在引流過程中，富蘭克林避雷針的反應靈敏性較差，無法主動地吸引雷電，還存在保護范圍有限（可能出現繞擊雷）和對弱點設備保護效果較差等問題。在被動式避雷針中，避雷帶、導線、網和富蘭克林避雷針被廣泛應用。然而，被動式避雷針的安全性能較低，防護范圍較小，效果較差等是其主要缺點。傳統的雷電防護方案是通過建筑工程設計安裝被動式避雷針來進行防護，這些方案遵循相關的標準，如GB50057-2010、IEC 61312-1等。然而，被動式防護方案無法解決一些特殊環境和設備的防雷需求。
除此主動和被動式避雷針以外，還有本杰明·富蘭克林避雷針、放射性避雷針、脈沖式避雷針、動態球式避雷針、頂部展開的避雷針等。
應用領域
避雷針在各種建筑物中得到廣泛應用，包括住宅、商業建筑、工廠、醫院、學校、酒店等。它們用于保護建筑物及其內部設備免受雷擊的危害。
避雷針在電力系統中起著重要作用。它們安裝在發電廠、變電站、輸電線路等電力設施上，用于保護設施和設備免受雷擊，并確保電力供應的穩定性和可靠性。
避雷針被廣泛應用于通信設施，如無線電塔、移動通信基站、衛星地面站等。這些設施通常位于開放區域，容易受到雷電的影響，因此避雷針的安裝能夠保護通信設備和信號的穩定性。
由于飛機起降時處于暴露狀態，飛機場和航空設施需要有效的避雷系統。避雷針的安裝可確保飛機和地面設施免受雷擊的影響，并維護空中交通的安全性。
避雷針在鐵路和地鐵系統中的應用可保護軌道、信號設備和車輛免受雷擊的損害。它們安裝在鐵路線路、車站和信號塔等位置。在各種工業場所，如石化工廠、鋼鐵廠、化學工廠等，避雷針的安裝可以降低雷擊事故的風險，保護設備、工人和環境的安全。
發展趨勢
激光避雷針
2023年，由日內瓦大學、巴黎綜合理工學院等幾個組織（機構）聯合開發了一種新的替代方案：激光避雷針（LLR）。研究人員在瑞士的森蒂斯山頂對LLR進行了測試，即使在惡劣的天氣下，LLR也可以將閃電偏轉幾十米。這項研究的結果發表在《自然光子學》雜志上。
虛擬避雷針
2023年強力激光首次制造“虛擬避雷針”英國《自然·光子學》雜志于日前發表的一篇論文表明，朝向天空的強力激光能制造出一種“虛擬避雷針”，可轉移電擊路徑。
參考資料 >
古有魚尾銅瓦避雷，今有“吸雷神器”：中國防雷技術為何領先世界.今日頭條.2025-07-22
漫談費希納 | 在教堂的屋頂上裝避雷針?.網易.2023-06-08