Tia lửa điện là sự phóng điện đột ngột xảy ra khi
điện trường đủ cao tạo ra kênh
dẫn điện,
ion hóa xuyên qua môi trường thông thường là cách điện, thường là
không khí hoặc các loại khí hoặc hỗn hợp khí khác.
Michael Faraday mô tả hiện tượng này là "tia sáng đẹp đẽ đi kèm sự phóng điện thông thường".
[1]Sự chuyển đổi nhanh chóng từ trạng thái không dẫn điện sang trạng thái dẫn điện tạo ra sự phát xạ ngắn của
ánh sáng và tạo ra sự rạn vỡ đột ngột hoặc tiếng nổ tanh tách. Một tia lửa được tạo ra khi điện trường áp vào vượt quá
cường độ đánh thủng
điện môi của môi trường ngăn cản. Đối với không khí, cường độ đánh thủng là khoảng 30 kV/cm ở mực nước biển.
[2] Ở giai đoạn đầu,
các electron tự do trong khoảng trống (từ
các tia vũ trụ hoặc
bức xạ nền) được điện trường gia tốc. Khi chúng va chạm với các phân tử không khí, chúng tạo ra
các ion bổ sung và các
electron mới được giải phóng cũng được gia tốc. Tại một số thời điểm, nhiệt năng sẽ cung cấp một nguồn ion lớn hơn nhiều. Các electron và ion tăng theo cấp số nhân nhanh chóng làm cho các vùng không khí trong khe hở trở nên
dẫn điện trong một quá trình gọi là đánh thủng
điện môi. Khi khe hở bị đánh thủng,
dòng điện bị giới hạn bởi điện tích khả dụng (đối với phóng
tĩnh điện) hoặc bởi
trở kháng của nguồn điện bên ngoài. Nếu nguồn điện tiếp tục cung cấp dòng điện, tia lửa sẽ phát triển thành sự phóng điện liên tục gọi là
hồ quang điện. Một tia lửa điện cũng có thể xảy ra trong
chất lỏng hoặc
chất rắn cách điện, nhưng với các cơ chế phân hủy khác so với tia lửa điện trong không khí.Đôi khi, tia lửa điện có thể nguy hiểm. Chúng có thể gây cháy và bỏng
da.
Tia sét là một ví dụ về tia lửa điện trong tự nhiên, trong khi tia lửa điện, dù lớn hay nhỏ, xảy ra trong hoặc gần nhiều vật thể nhân tạo, cả do thiết kế và đôi khi là do tai nạn.