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雷击放电及雷电流波形，出现雷暴雨的前提条件是在高空中要有足够的、高湿度的热空气流动。这种流动可以以不同的方式进行。对于热气流形成的雷暴雨，地面经太阳暴晒后温度上升，靠近地面空气层升温并上升。对于锋面雷暴雨，作为部分侵入的寒流前沿的冷空气层将移至热空气层的下方，并强迫这部分空气层上升。对于由于山岳形态而形成的雷暴雨，地面附近的热空气层通过逐渐上升的地势而向上攀升。通过其它的物理效应，对空气的垂直提升作用还会进一步加强。它形成了一个上升气流管道，其速度高达100公里/小时，产生强大的向上翻卷的积雨云，其典型参数为:高度:5-12公里、直径:5-10公里。通过静电电荷分离过程例如:摩擦和溅射，小水滴和冰粒将积聚在云层里。
积雨云的上部将堆积带正电荷的颗粒，而下部将堆积带负电荷的颗粒。另外在云层底端还存在一个小的正电荷中心。这zui初是由于电晕放电而形成的，从积雨云下部的向地面物体(如:植物)溅射，通过风力还会向更高处流动。
如果在一个雷暴云单体里，由于空间电荷密度的随机存在，当大地的电场强度达到几百千伏/米，就会产生先导放电，即引发了一个雷电放电过程。云对云的放电导致在正、负云层电荷中心之间形成电荷平衡，而不会直接击中地面上的任何物体。但由于它辐射雷击电磁脉冲，对电气和电子系统形成危害，却要予以考虑。
对地放电致使在云层电荷和地面感应的电荷之间形成电荷平衡。其中要区分两种对地放电类型:
→ 下行放电(云对地放电)
→上行放电(地对云放电)
图2.1.1下行闪电
图2.1.2带负电荷的下行先导放电机理 图2.1.3 带正电荷的下行先导的放电机理
当下行放电时，雷电将通过下行先导从云到地引导放电。它们多出现在平原地带，及较低建筑物附近。云对地放电可通过对地方向伸展的分枝来辨认(图2.1.1)。经常出现的是带负电荷的下行放电，这时积雨云带负电荷，从云端向地面逐渐移动，形成一个电荷通道(先行放电)(图2.1.2)。这些先导以300公里/小时的速度，每步几十米地集聚增长。两步之间的时间间隔大约为几十微秒。一旦先导接近地面(几百米至几十米)，地面物体(如:树木、建筑物顶端)上靠近先导部分的电场强度升高。一旦场强达到一定程度，空气绝缘被击穿，则从该点起上行先导开始反相增长，直至与下行先导相遇，主放电过程开始。
正电荷的下行放电是由积雨云下端的正电荷区域产生的。(图2.1.3)极化电荷比例大约是90%的负闪对10%的正闪，这个比例与地理位置有关。
在极高、暴露的物体上(如:无线电桅杆、通信塔、教堂)或者在山顶上，可能产生上行放电(地对云放电)。这可从向上方向伸展的分枝来辨认它们(图2.1.4)。当上行放电时，引起先导放电所必需的强大的电场强度不是来自于云层，而是来自于暴露物体上的电场畸变，以及与此相联的强电场强度。从这些地点，先导及其放电通道向云层移动。上行放电既有负极极化(图2.1.5)、也有正极极化(图2.1.6)。因为在上行放电时，先行从地面上暴露的物体向云端成长，当雷电发生时，高处的物体有可能多次被雷电击中物体被雷电击中时受到的压力，在下行放电(云对地放电)时比上行放电(地对云放电)时更为严重。因而在确定雷电保护措施时，应将下行放电的参数作为基准值来考量。
图2.1.4 上行放电
图2.1.5 带负电的上行先导的放电机理 图2.1.6 带正电荷的上行先导的放电机理
根据雷电的类型，闪电由一次或多次雷击组成。它分为小于2毫秒的冲击电流(短时间雷击)和大于2毫秒的持续电流(长时间雷击)。其它的识别特征有:极性(正极性或负极性)，和在雷电放电中的时间次序(首次雷击、后续雷击或者重复雷击)。
图2.1.7展示了下行放电中可能的雷击组合，图2.1.8为上行放电的情况。
由冲击电流和持续电流组成的雷电流为负载独立电流，这意味着被击中的物体不能对雷电流实施反作用。从图2.1.7和图2.1.8所示的雷电流曲线可推断出四个对于雷电防护技术有重要意义的参数:
= 雷电流I的峰值
图2.1.7 下行闪电可能组成部分
图2.1.8 上行闪电可能的组成部分
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