La nube de tormenta de tipo cúmulo-nimbus es el origen de la formación de los rayos. Su parte superior está constituida de cristales de hielo cargados positivamente mientras que su base esta hecha de pequeñas gotas de agua cargadas negativamente. Las turbulencias atmosféricas generan esta separación de cargas; aparece entre estas últimas un campo eléctrico muy intenso que, cuando alcanza el límite disruptivo, provoca una o varias descargas eléctricas ya sea entre las nubes o zonas de nubes (relámpagos), o bien entre la nube y el suelo (rayo).
Con buen tiempo, el campo eléctrico en el suelo es más o menos de -100 V/m. Al acercarse una masa tormentosa (tormenta negativa), se invierte y puede alcanzar valores de 10 a 25 kV / m. La diferencia de potencial entre la nube y el suelo es entonces de algunas decenas de mega voltios (ver esquema)... (Voir schéma.)