Le nuage orageux de type cumulo-nimbus est à l’origine de la production de la foudre. Sa partie supérieure est constituée de cristaux de glace chargés positivement tandis que sa base est faite de gouttelettes d’eau chargées négativement. Les turbulences atmosphériques engendrent cette séparation de charges ; il apparaît entre ces dernières un champ électrique très intense qui, lorsqu’il atteint la limite disruptive, provoque une ou plusieurs décharges électriques soit entre nuages ou zones de nuages (éclair), soit entre le nuage et le sol (coup de foudre)
Par beau temps, le champ électrique au sol est d’environ -100 V/m ; à l’approche d’une masse orageuse (orage négatif), il s’inverse et peut atteindre des valeurs de 10 à 25 kV/m. La différence de potentiel entre nuage et sol est alors de quelques dizaines de méga volts. (Voir schéma.)