閃電是一種自然發生的靜電放電，其間兩個帶電的區域，無論是在大氣中還是在地面上，都暫時中和，導致平均一千兆焦耳的能量瞬間釋放。這種放電可能產生廣泛的電磁輻射，從電子快速運動產生的熱量，到黑體輻射形式的明亮的可見光閃爍。閃電會引起雷聲，這是由于放電附近的氣體經歷了壓力的突然增加而產生的沖擊波的聲音。閃電通常發生在雷暴和其他類型的高能天氣系統中，但火山閃電也可能發生在火山爆發期間。

三種主要的閃電是根據它們發生的位置來區分的：要么在單個雷云內（云內），要么在兩朵云之間（云對云），要么在云和地面之間（云對地）。許多其他的觀察變體也被認可，包括熱閃電，可以從很遠的地方看到，但聽不到；干閃電，可以引起森林火災；以及球狀閃電，很少被科學地觀察到。

人類將閃電神化已經有幾千年了。由閃電衍生出來的成語表達，如英語中的bolt from the blue，在各種語言中都很常見。在任何時候，人們都為閃電的景象和差異而著迷。對閃電的恐懼被稱為 "恐雷癥"。

充電過程的細節仍在被科學家研究，但對雷雨電化的一些基本概念有普遍的共識。電化可以通過三電效應，作為碰撞體之間離子轉移的結果。不帶電的、碰撞的水滴可以變成帶電的，因為它們之間的電荷轉移（作為水離子）在電場中存在，就像在雷云中一樣。雷暴中的主要充電區域發生在風暴的中心部分，那里的空氣正在快速向上移動（上升氣流），溫度范圍為-15至-25℃（5至-13°F）；見圖1。在該地區，溫度和快速上升的空氣運動相結合，產生了過冷的云滴（低于冰點的小水滴）、小冰晶和粒狀物（軟冰雹）的混合物。上升氣流將過冷的云滴和非常小的冰晶往上帶。同時，體積和密度大得多的粒狀物傾向于下降或懸浮在上升的空氣中。

降水運動的差異導致碰撞的發生。當上升的冰晶與礫石碰撞時，冰晶會帶正電，而礫石則帶負電；見圖2。上升氣流將帶正電的冰晶帶向風暴云的頂部。較大且密度較高的礫石要么懸浮在雷暴云的中間，要么落向風暴的下部。

其結果是，雷暴云的上部變得帶正電，而雷暴云的中部和下部變得帶負電。

暴風雨中的上升運動和大氣層中更高層次的風往往會導致雷暴云上部的小冰晶（和正電荷）在水平方向上擴散，離雷暴云底部有一段距離。雷暴云的這一部分被稱為 "砧板"。雖然這是雷暴云的主要充電過程，但其中一些電荷可以通過風暴中的空氣運動（上升氣流和下降氣流）進行重新分配。此外，由于降水和較高的溫度，在雷雨云的底部有一個小而重要的正電荷積聚。

自19世紀40年代以來，人們就知道純水中電荷的誘導分離，就像三電效應使純水電氣化一樣。

威廉-湯姆森（開爾文勛爵）證明了水的電荷分離發生在地球表面的通常電場中，并利用這一知識開發了一個連續電場測量裝置。

開爾文用開爾文滴管證明了利用液態水將電荷分離到不同區域的物理現象。最有可能攜帶電荷的物種被認為是水氫離子和水氫氧離子。

固體水冰的電荷也得到了考慮。帶電物種再次被認為是氫離子和氫氧根離子。