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避雷针与消雷装置 约200多年前，富兰克林从他有名的风筝试验得到了启发，于1752年制成了一根实用的避雷针。直到现在人们还沿用它来防止雷害。避雷针的引雷原理是这样的：雷云电荷积聚到一定程度以后，其电场强度达到足以击穿空气绝缘时，雷云中电荷就要通过空气放电，放电路径一般沿其电场最强的方向进行。当雷电先导从高空发展到离避雷针较近，一般约为针高的10～20倍的高度，即相当于约300米高空时，避雷针尖端将使雷电先导产生的电场发生畸变。从而使最大电场强度的方向，移向与避雷针尖端连线的方向，最后向避雷针尖端放电，从而使雷云电荷安全泄入大地，保护建筑物、机器设备以及人畜免遭雷击。这种防雷方法称为补救性防雷方法。
近年来发展的防雷新技术——消雷及其消雷装置，则是将空气中气象变化所形成的雷云电荷，藉消雷装置不断发射的离子流予以中和，使雷云电荷所产生的电场，始终不足以发展到雷击的程度，亦即藉消雷装置将雷云电荷就在空中消除掉。一般称它为预防性防雷方法。
消雷装置的消雷原理是这样的：消雷装置利用本身装设的很多针尖使其附近电场畸变。在此针尖附近产生的强场区空气游离，形成了空间电荷（正、负离子），一般90％以上的雷云下层带负电荷，故游离出来的正电荷藉雷云负电荷相互间的引力和消雷装置本身由于雷云负电荷感生的正电荷对它的斥力，将其吸引并推斥向上，同时，再藉向上吹的风力，使游离出的正离子，产生一向上加速度，与雷云负电荷中和。由强场区游离出的正离子，则连续不断而迅速地向下，和由雷云负电荷对地与消雷装置本身所感生的正电荷，在消雷装置内部中和。就这样，游离出的的正离子向上与雷云电荷中和；游离出的负离子则向下与正离子则内所感生的正电荷中和。游离出的正、负离子运动的速度越快，离子量也就越多，则雷云电荷也就被中和得越多。同时，在强场区内新游离出的正、负离子也就越快越多，并与雷云电荷中和，从而减少了堵塞和屏蔽现象。雷云电荷所 产生的电场因此越变越弱，始终达不到雷击的可能性，从而消除了雷击。
雷云从无到有，从少到多，越来越快。空间电场要就相应地从无到较弱以至很强。消雷装置的很多多针尖，因空间电场的变化而发射的离子流要就从无到微量以至甚大。它们之间是成比例的。根据实验室装置模拟试验，针尖电晕电流I与空间电场E之间的关系是：
I＝KE2～2.5
式中，K为常数。试验数据如附表所示。
消雷装置 由消雷器、地电流收集装置和连接线三者组成。
1.消雷器的结构、性能和型式 消雷器主要是用来发射离子，产生离子流的，故称为离子装置或离子发生器。它是利用针尖放电原理制作成的，型式颇多，但大都用金属材料构成，不管其结构形状如何，顶部都设置很多毛刺或针尖。在场强较低的情况下，多针尖放电所生的离子量还是极小的。根据实验室试验表明，即使在高场强情况下，多针尖与单针尖相比，前者所生的离子流仅比后者约增1～1.5倍。为使在低场强下针尖敷有促发性的特殊涂料。一般针尖采用放射性元素的涂料后，在低场强下，针尖发射的离子流就会明显地增加。但当电压升高，即场强提高到一定数值后，有无涂料影响不大。考虑到放射性元素对人体的危害和对空气的污染，国外文献推荐稀有的惰性气体氪-85放射性元素作为涂料。实验室试验表明，在高场强下，也即电场升高到一定程度时，针尖发射的离子流还不明显增加或突变。但针尖与电极之间空气却往往已被击穿，在击穿的瞬间，可以察见微安表的指针有大幅度摆动，电流突然剧升一下。为使很多针尖起辉放电，发射大量离子量，中和雷云电荷，达到消雷目的，我们进行了针下串接少量水电阻的测试。最初选用单针尖和它上面的∮800的电极，单针尖材料为1号钢的星型棒，截面为4平方毫米的，高度300毫米，头部磨尖，∮800电极与针尖的间距约为250毫米，针下若不加串接电阻，当电流升至0.06毫安左右即行击穿，此时电压达到100千伏。然后在此单尖针下串接了不到一千欧的水电阻进行测试，发现电压升到原先100千伏时，不再击穿，而可继续升压。在升压过程中，电流比未加电阻时明显增大，同时还发现尖针偶尔喷出微弱的薄雾状兰色焰，俗称流注。但其亮度很暗淡，时间极短暂。若将针下串接的电阻值逐渐加大，发现较前更易起焰，辉光放电也渐趋稳定，电流值也逐步增大。当加大到约12兆欧时，起焰最易，辉光放电最稳定，而且特久不熄，电流跃增很大。原先未加电阻时，从0升至100千伏时即行击穿，此时电流还不到0.06毫安。当电阻加大到12兆欧后，不仅在100千伏下不击穿，而且在继续升压过程中，电流上升很快，当电压从将近100千伏升到120千伏左右时，毫安表内指针从不到0.06毫安剧升到0.4毫安，此时从针尖喷出的兰色火焰比较有力，当电极电压再行升高时，电流上升更快，从0.4毫安、0.6毫安0.8毫安，直线上跃。捐献再升高电压，电压不但不易上升，反有自动下降之势，所以间隙电压基本保持不变，此时针尖喷出之兰色火焰更为明亮，不时发生有力的“呲呲声”，毫安表内指针大幅度地增加，稳定地维持在1.1～1.2毫安不动。电阻若再过大地增加，如增到46兆欧时，起辉电压很高，电流值反而明显下降到0.6毫安左右，喷出的兰色薄雾状火焰也暗淡下来。所以要对针下串接电阻进行适当选择。
随后，又测试了二只针尖，三只针尖，乃至于五只针尖，并在每只针下分别串接电阻，其结果与单针串接电阻相同，都能先后相继起焰，其电流基本上与针数厂比例增加。另外，我们也试验了，在二只针尖，三只针尖以至于5只针尖下共用一只串接电阻，并升压，一般地说，同时起焰较困难，虽偶有较短时间能同时起焰，但辉光放电很不稳定，基本上是其中二只或四只针尖长时间不起辉无焰。为使五只针尖同时起辉而再行升压，一般就要击穿。
所以消雷器无论是采用 前述的任何型式，都须在针下分别串接电阻，或者是将花园铁丝分段绕接或架设，或者是将无数毛刺分成若干段后，分别串接分段电阻，藉此促使雷云电荷于较快聚集和形成工程中，电位很快升高，并在升高到一定程度后，能使很多针尖先后相继起辉放电，放射出大量离子流不断中和雷云电荷，从而起到消雷作用。
以上针下串接电阻的试验，都是在高场强，短间隙下进行的。电极为∮800毫米，针高均为300毫米，针尖与电极的间距约为250毫米，针间距离为100毫米。间试验，看来 在长间隙下，串接电阻同样有效的。
顺便指出，目前采用的避雷针，也是利用尖端放电原理的，但其针尖附近电场畸变，空气游离产生的离子量甚微，雷击前一般只有5～20微安，远不足以起消雷作用。
消雷器的制作材料，从理论上说，应选用容易发射离子的材料，但实验室试验结果表明，一般金属材料之间并无多大差异。我们曾用钢，铝或铜分别制作一只规范相同的高200毫米，底径∮20毫米，顶尖的圆锥体，极间间距为660毫米，极间电压为100千伏进行测试，铁的电晕电流约为39微安，铝的约为41微安，铜的约为42微安，基本相近，说明金属材料不影响消雷装置的作用。所谓发射离子，并非从材料本身发射出来，而是藉材料制成针尖引起电场畸变，使在尖端附近强场区内的空气 游离。这种游离当然与材料的逸出电子功无多大关系。
目前一般采用的材料均为钢材，它价廉，机械强度高，唯一的缺点是易锈，所以要做好防锈措施。
消雷装置一般装设在高建筑物或塔型结构顶部，国外以设置在高塔顶部为多，塔高，离雷云近有利于雷云电荷的中和。同时一般雷云在300米以上，有的高达2～3公里，甚至更高，装在高塔上对消雷更为有利。必须指出，根据消雷原理，消雷装置的高度容许低于被保护物，这点与避雷针有根本区别。
根据实验室试验结果，针尖电晕电流I与针高h的关系是:电流I等于常数K乘以针高h的1.7～2次方。
消雷器上很多针尖，由于相互间有屏蔽现象，所以装设时，必须考虑到屏蔽因素，各针之间要有一定间距，且不要小于针高，如采用短毛刺，一般不小于100～150毫米。
2.地电流收集装置 地电流收集装置相当于引雷装置系统中的接地装置，但其作用与要求，却与避雷针的接地装置相异。地电流收集装置的作用与原理是这样的：如上所述，当空中因气象变化形成雷云以后，雷云电荷对地产生了感应电荷，要将这些异性电荷从地里汇集起来，就必须在消雷器下面的地里敷设相应的地中铁件，通过 它们将感生的异性电荷汇集起后由连接线引上至消雷器，从而吸引空间游离的负电荷在消雷器内部中和。消雷器若不能尽快地将此游离的负离子引下中和，就会发生饱和、堵塞现象，形成屏蔽，影响到雷云电荷的中和，因此要求有一个范围较大的收集装置，国外文献介绍要不小于30×20米。它和避雷针接地装置的形式相仿，也是用扁铁或圆钢环接起来，在其上适当敷设埋于地下的接地极。但其要求却与避雷针的接地装置不同，原因是消雷装置将雷云电荷在空间就中和了。不须引下。所以消雷装置本身及地电流收集装置不可能有巨大的来电流通过，故不存在巨大雷电流迅速泄入大地时于导体发生高热现象(短时可达1500℃以上的高温），因而对地电流收集装置没有规定电阻数值，接地铁件埋设条件可大大简化，只须埋设在离地表面较浅的地方，一般约为300毫米左右。
每年雷害造成的国民经济的损失往往是很可观的，对人民生活也有很大的影响。以输电线路为例，如遭受雷击后，由该线路所供给的各厂电力都将中断，造成工厂停电停产，或者产品质量受影响，甚至报废。严重的甚至于引起整个城市的大停电。至于建筑物、机器设备或人身直接受到雷击烧毁或身亡，其间接影响就更难估计了。例如，美国近年来雷害损失高达亿万元，这不能不说是一个惊人的数字。因此，目前世界各国都在对消雷器进行研究试验，探索消雷装置能否百分之百地消除雷击，和确定消雷装置的消雷范围。这方面美国消雷协会研究较早。