雷电是由积雨云内部电荷分离产生的强烈放电现象。当云中上升气流使水滴、冰晶等粒子剧烈碰撞摩擦时，较轻的正电荷聚集在云层上部，较重的负电荷沉积在云层下部，形成强大的电场。当电场强度超过空气击穿阈值时，云层与地面或云层不同区域之间会发生瞬间放电，表现为闪电和雷声。这一过程涉及电荷分离、电场建立和空气击穿三个关键环节。

雷电形成的科学原理可从大气电学角度详细阐释。积雨云内部存在强烈的上升和下沉气流，使云中水滴、冰晶等粒子不断碰撞摩擦。根据碰撞起电理论，冰晶与霰粒碰撞时，冰晶因摩擦失去电子带正电，霰粒获得电子带负电。较轻的正电荷冰晶被上升气流带到云顶，形成约10-20公里高度的正电荷区；而较重的负电荷霰粒聚集在云底5-10公里高度，形成负电荷区。这种电荷分离使云内形成垂直方向的强电场，强度可达100-300V/m。当云底负电荷积累到一定程度时，会在地面感应出正电荷，形成云地之间的水平电场。根据国际雷电研究数据，当局部电场强度超过空气击穿阈值（约3×10⁶V/m）时，空气分子被电离形成等离子体通道。初始放电以梯级先导形式向下发展，每段长度约50米，速度达1.5×10⁵m/s。当先导接近地面约30-100米时，地面正电荷形成上行先导与之连接，建立完整导电路径。随后发生主放电过程，云中储存的电荷在约0.1秒内沿通道迅速释放，产生峰值达3-30万安培的电流，通道温度瞬间升至约30,000℃，使空气急剧膨胀产生冲击波，形成我们看到的闪电和听到的雷声。气象观测表明，一次典型雷电释放的能量约10⁹-10¹⁰焦耳，相当于200-300公斤TNT。全球每秒约发生40-50次闪电，其中云地闪电约占20%。我国闪电定位网数据显示，华南和西南地区年雷暴日可达80-100天，这与该地区强对流天气频发密切相关。雷电形成过程实质上是自然界实现电荷平衡的重要方式，也是大气电学研究的关键课题。