Elektryczność jest dziedziną zajmującą się ogółem zjawisk, które powstają w wyniku oddziaływań elektromagnetycznych, między cząsteczkami obdarzonymi ładunkiem elektrycznym.

Otóż samo istnienie zjawisk które wykorzystywały elektryczność znane było już w starożytności. Jednak wówczas zjawiska te ukazywały proste efekty elektrostatyczne, takie jak przyciąganie kawałków papieru przez bursztyn. Prawdziwy rozwój badań nad elektrycznością rozpoczął się w XVI, kiedy to William Gilbert, jako pierwszy wprowadził pojęcie sił elektrycznych. W 1729 roku angielski uczony Stephan Grey wprowadził ogólny podział wszystkich ciał na Ziemi na przewodniki i izolatory. A natomiast w 1734 roku francuski naukowiec Ch. F. du Fay, ogłosił istnienie dwóch rodzajów ładunku - dodatniego i ujemnego. Przy czym na podstawie badań eksperymentów elektrostatycznych związanych z pocieraniem różnych materiałów o siebie, przyjął, że ładunki dodatnie powstają w pocieranym szkle, a ładunki ujemne w pocieranym ebonicie. Przez następne lata coraz lepiej poznawano czym tak naprawdę jest elektryczność i prąd elektryczny.

W roku 1758 Coulomb podał prawo, które określało z jaką siłą oddziałują na siebie dwa spoczywające ładunki. Prawo Coulomba głosiło że dwa ładunki oddziałują ze sobą siłą która jest proporcjonalna do ich ładunku i odwrotnie proporcjonalna do ich wzajemnej odległości. Obecnie mówi się że takie ładunki oddziałują ze sobą kulombowsko.

W ogromnym stopniu do rozwoju badań nad elektrycznością przyczyniły się takie wynalazki jak kondensator, czy ogniwo elektryczne, skonstruowane przez A. Volta.

W XIX wieku nastąpił gwałtowny rozwój badań nad różnymi zjawiskami elektrycznymi. Głównym bodźcem tutaj były eksperymenty Oersteda, które wskazywały na związek pomiędzy zjawiskami magnetycznymi i elektrycznymi. Po eksperymentach Oersteda, Ampere'e odkrył, że obwody elektryczne przez który płynie prąd oddziałują na siebie. W kolejnych latach Ohm, podał prawo, które określało związek pomiędzy natężeniem prądu płynącego przez obwód, a wartością napięcia do niego przyłożonego. Prawo to mówiło o tym, że napięcie w danym obwodzie jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu w nim płynącego.

Niedługo potem Michael Faraday dokonał przełomowego odkrycia, a mianowicie po raz pierwszy zaobserwował zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Podał prawo indukcji elektromagnetycznej i stworzył pierwszą prądnicę i silnik elektryczny. Były to epokowe wynalazki, które całkowicie zmieniły świat.

W dalszych latach prowadzono badania nad zachowaniem się obwodów, czego efektem było sformułowanie przez Kirchoffa podstawowych praw, które określały w jaki sposób prąd płynie w obwodach.

W roku 1864 miało miejsce kolejny epokowy naukowy sukces. Otóż wówczas Maxwell, ogłosił teorię która wiązała ze sobą zjawiska magnetyczna i elektryczne w jedną spójną całość - elektromagnetyzm. Podał przy tym swoje słynne 4 równania (równania Maxwella), które ukazywały związek pomiędzy polem magnetycznym i polem elektrycznym. Równania Maxwella przewidywały istnienie fali elektromagnetycznej, która powinna się poruszać z prędkością światła. Fale te zostały odkryte w 1888 roku przez Hertza, co stanowiło niepodważalny dowód słuszności teorii Maxwella. Dalsze lata przyniosły odkrycie elektronu przez Thomsona, oraz wyznaczenie wartości ładunku elementarnego przez Milikana.

Początek XX wieku przyniósł wiele odkryć i rewolucyjnych teorii dla elektromagnetyzmu. W 1905 roku Einstein podał wytłumaczenie istnienia zjawisk magnetycznych jako konsekwencji relatywistycznego ruchu ładunków elektrycznych. W połowie XX wieku powstała współczesna teoria elektromagnetyzmu, którą opracowali wspólnie Feynman, Tomonaga i Schwinger. W 1975 roku nastąpił kolejny wielki krok w fizyce, panowie Weinberg, Salam i Glashow, dokonali unifikacji oddziaływań elektromagnetycznych i słabych. Stworzyli oni teorię jednolitą dla obu tych oddziaływań - teorię oddziaływań elektrosłabych.

Dzięki rozwojowi badań nad elektrycznością przez cały ten czas powstało mnóstwo urządzeń wykorzystujących prąd elektryczny. Powstały pierwsze silniki elektryczne, żarówki, prądnice transformatory, które nieustannie były modyfikowane i ulepszane. Praktycznie nie można już sobie wyobrazić świata bez elektryczności, bowiem jest ona obecna w każdym miejscu na naszej planecie i w każdym aspekcie naszego życia. Jednak bardzo często nie zdajemy sobie sprawy z tego, że elektryczność to nie tylko urządzenia stworzone przez człowieka. To także ogrom różnego rodzaju procesów chemicznych, oraz biochemicznych. Praktycznie wszystkie z nich zachodzą dzięki istnieniu zjawisk elektromagnetycznych, dzięki oddziaływaniom elektromagnetycznym pomiędzy atomami i cząsteczkami.

Napięcie elektryczne

Napięcie elektryczne to różnica potencjałów elektrostatycznych pomiędzy dwoma punktami w obwodzie elektrycznym. Jego wartość określa pracę jaką należy wykonać aby przenieść jednostkowy ładunek pomiędzy tymi dwoma punktami obwodu. W przypadku źródeł prądu stałego, napięcie U jest równe sile elektromotorycznej SEM, powodującej przepływ w obwodzie, pomniejszonej o wartość wewnętrznego spadku napięcia na źródle= IR. Napięcie elektryczne wyraża się w woltach [1V], a jego wartość mierzy się za pomocą woltomierza, podłączonego w sposób równoległy do obwodu.

Obwód elektryczny

Jest to zespół obiektów, połączony ze sobą za pomocą przewodników (najczęściej przewody miedziane), przez które przepływa prąd elektryczny docierając do elementów obwodu. Ze względu na charakter prądu płynącego przez obwód, można wyróżnić obwody prądu stałego i zmiennego.

Obwód elektryczny można scharakteryzować za pomocą szeregu parametrów:

- wartość SEM

- natężenie prądu płynącego przez obwód

- oporności

Parametry te można wykorzystać do określenia przepływu prądu przez obwód dzięki prawom Kirchhoffa i Ohma.

Pole elektryczne

Pole elektryczne jest to pole jakie jest wytwarzane przez ładunki elektryczne i które na nie oddziałuje. Jego istnienie jest wynikiem oddziaływania pomiędzy cząstkami obdarzonymi ładunkiem elektrycznym. Pole elektryczne można scharakteryzować za pomocą wektora natężenia pola elektrycznego E. Gdy cząstka o ładunku q znajdzie się w polu elektrycznym o natężeniu E, to działa na nią siła:

F = qE

Natężenie prądu elektrycznego

Jest to wielkość skalarna, które określa ilość ładunku dQ, przepływającego przez określony przekrój poprzeczny przewodnika w czasie dt:

I = dQ/dt

W przypadku prądu stałego natężenie prądu elektrycznego określa wzór:

I = Q/t

Natomiast w przypadku zmienne prądu definiuje się tzw. natężenie skuteczne prądu, które jest równe takiemu natężeniu prądu stałego, przy którym wydziela się taka sama ilość ciepła jak w przypadku przepływu prądu zmiennego. Jednostką natężenia prądu elektrycznego jest amper [1A].

Prawo Ohma

Prawo Ohma jest podstawowym prawem opisującym przepływ prądu elektrycznego. Mówi ono o tym, że natężenie prądu elektrycznego I płynącego w obwodzie jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia U do tego obwodu.

U = I R

Współczynnik proporcjonalności R, w tym wzorze określa opór elektryczny. Powyższy wzór jest słuszny jedynie w przypadku prądów stałych. Jego uogólniona postać, słuszna także dla prądów zmiennych wygląda tak:

Z I = ε

gdzie Z - zespolona oporność, tzw. impedancja

ε - siła elektromotoryczna

Ogniwa elektrochemiczne

Ogniwa są to takie układy, które służą do zamiany energii chemicznej na energię elektryczną. Ich głównymi elementami są dwa układy redoks w których zanurzone są elektrody (są to tzw. półogniwa), a które łączy ze sobą drut. Takie układy mogą znajdować się w tym samym roztworze i wówczas dwie różne elektrody są w nim zanurzone, lub też w zupełnie różnych roztworach (oddzielonych od siebie za pomocą pewnego rodzaju przegrody). Wielkością charakteryzującą dane ogniwo elektrochemiczne jest wartość siły elektromotorycznej, jaką może ono wytworzyć. Jednym z przykładów wykorzystania ogniwa elektrochemicznego jest akumulator samochodowy.