Sét là một dạng phóng tia lửa điện trong không khí với khoảng cách rất lớn. Quá trình phóng điện có thể xảy ra trong đám mây giông, giữa các đám mây với nhau và giữa đám mây với đất. Ở đây ta chỉ xét sự phóng điện giữa mây và đất.
Sau khi đạt độ cao nhất định (khoảng vài kilômet trở lên, vùng nhiệt độ âm) luồng không khí ẩm này bị lạnh đi, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước li ti hoặc thành các tinh thể băng và tạo thành các đám mây giông.
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây với đất, hay giữa các đám mây mang điện tích khác dấu. Trước khi có sự phóng điện của sét đã có sự phân chia và tích lũy rất mạnh điện tích trong các đám mây do tác động của các luồng không khí nóng bốc lên và ngưng tụ trong đám mây. Các đám mây mang điện là kết quả của sự phân chia điện tích trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây. Phần dưới của đám mây giông thường có điện tích âm, các đám mây cùng với đất tạo thành các tụ điện mây – đất, phần trên của các đám mây thường tích điện dương.
Thông thường, điện tích âm tập trung trong một khu vực hẹp với mật độ cao hơn, còn điện tích dương phân bố rải rác ở xung quanh, chủ yếu ở phía trên khu vực có điện tích âm.
Quá trình tập trung điện tích sẽ làm cho cường độ điện trường của tụ điện mây – đất tăng dần và nếu tại điểm nào đó đạt tới trị số tới hạn 25 30 kV/cm thì không khí bị ion hoá và bắt đầu trở nên dẫn điện.
* Sự phóng điện của sét chia làm 3 giai đoạn:
+ Phóng điện giữa các đám mây giông và đất được bắt đầu bằng sự xuất hiện của một dòng tiên đạo phát triển xuống đất và chuyển động thành từng đợt với tốc độ 100 1000 km/s. Dòng này mang phần lớn điện tích của đám mây, tạo nên ở đầu cực một điện thế rất cao, có thể đạt hàng triệu vôn. Giai đoạn này được gọi là phóng điện tiên đạo từng bậc.
+ Khi dòng tiên đạo vừa phát triển xuống tới đất hay các vật dẫn điện nối với đất thì giai đoạn hai bắt đầu, đó là giai đoạn phóng điện chủ yếu của sét. Trong giai đoạn này, các điện tích dương của đất di chuyển có hướng từ đất theo dòng tiên đạo với tốc độ lớn 6.104 105 km/s chạy lên trung hòa các điện tích âm của dòng tiên đạo. Sự phóng điện chủ yếu này được đặc trưng bằng dòng điện lớn qua chỗ sét đánh gọi là dòng điện sét và sự lóe sáng mãnh liệt của dòng phóng điện. Không khí trong vùng phóng điện được đốt nóng đến nhiệt độ 10000O C và dãn nở rất nhanh tạo nên sóng âm thanh.
+ Trong giai đoạn phóng điện thứ ba của sét sẽ kết thúc sự di chuyển các điện tích của mây mà từ đó bắt đầu phóng điện và sự lóe sáng dần dần biến mất.
Thông thường, phóng điện của sét bao gồm một loạt phóng điện liên tiếp nhau do sự dịch chuyển điện tích từ các phần khác nhau của đám mây. Tiên đạo của những lần phóng sau đi theo dòng đã bị ion hóa ban đầu vì vậy chúng phát triển liên tục và được gọi là tiên đạo dạng mũi tên.
Biên độ của dòng điện sét không vượt quá 200 300 kA, rất hiếm trường hợp dòng điện sét bằng và lớn hơn 100 kA. Do đó theo tầm quan trọng của vật được bảo vệ, trong tính toán thường lấy giá trị dòng điện sét từ 50 100 kA.
Độ dốc cực đại của đầu sóng dòng điện sét thường không vượt quá 50 kA/μs. Biên độ dòng điện sét lớn thì độ dốc đầu sóng cũng lớn, do đó với dòng điện tính toán 100 kA và lớn hơn thường lấy độ dốc đầu sóng trung bình là 30 kA/μs, còn khi dòng điện sét tính toán nhỏ hơn 100 kA thường lấy độ dốc đầu sóng là 10 kA/μs. Hiện tượng quá điện áp khí quyển phát sinh khi sét đánh trực tiếp vào các vật đặt ngoài trời (đường dây tải điện, thiết bị phân phối ngoài trời) cũng như khi sét đánh gần các công trình điện. Quá điện áp do bị sét đánh trực tiếp là nguy hiểm nhất. Đặc điểm của quá điện áp khí quyển là tính chất ngắn hạn của nó. Phóng điện của sét chỉ kéo dài trong vài chục μs và điện áp tăng cao có đặc tính xung.
