在开展脉冲功率技术研究中，对气体放电、火花开关击穿特性等内容进行了许多实验与理论研究工作，并在这些领域积累了许多资料。在火花开关击穿特性研究中，我们已证明间隙击穿与电极特性、触发脉冲波形和极性、气体种类与压力、外回路系统等有密切的关系。主电极电压有正负极性之分，触发电压也有正负极之分。因此它们之间将有四种可能组合的运行方式。实验证明，只有当主间隙电极电压为负极性，而触发电压为正极性组合的运行方式时，才得到最佳输出特性。即可以得到最低的击穿电压、最小的击穿时延现分散性，最宽的运行电压调节范围。

对于主间隙电压为正极性、触发电压为负极性的组合方式，只能得到较次的输出特性。把这些实验与理论的结果应用到改善避雷针的特性上，就成为我们提出高效避雷针的物理基础之一。

提前放电避雷针的另一个物理基础，就是充分利用针尖附近具有一定电导率的空间电荷区域作为触发脉冲电压的自由传播区，以获得脉冲电场的叠加效应，使针尖发出的流柱式电晕放电能够更好地向间隙处发展，使间隙电场不断获得增强，最后，以低得多的电压击穿间隙，这意味着这种效应更容易使避雷针受雷。

第三个物理基础是击穿时延与触发间隙的有效电子数有关。由于 提前放电避雷针能产生连续的脉冲放电，使放电间隙形成大量的自由电子，自由电子在间隙电场作用下沿场线运动。在运动过程中又电离其它的中性原子和分子，并且产生子辐射，形成倒锥形的空间刷形放电，这种刷形放电比普通避雷针的强烈的多。从直观观察上证明提前放电避雷针产生的初始电子数比普通避雷针的大，因此其击穿时延也要短。