Електричні явища стали відомі людині спочатку в грізною формі блискавки - розряду атмосферної електрики, потім було відкрито і досліджено електрика, яка отримується за допомогою тертя (наприклад, шкіри об скло і т. д.); нарешті, після відкриття хімічних джерел струму (гальванічних елементів у 1800 р.) виникла й швидко розвинулась електротехніка. У Радянському державі ми були свідками блискучого розквіту електротехніки. Російські вчені чимало сприяли такому швидкому прогресу.

Тим не менш важко дати просту відповідь на запитання: «Що таке електрика?». Можна сказати, що «електрика є електричні заряди та пов'язані з ними електромагнітні поля». Але така відповідь вимагає подальших ґрунтовних роз'яснень: «Що таке електричні заряди і електромагнітні поля?» Поступово ми покажемо, наскільки складно по суті поняття «електрика», хоча дуже докладно вивчені надзвичайно різноманітні електричні явища, а паралельно з більш глибоким їх розумінням розширювалася й сфера практичного застосування електрики.

Винахідники перших електричних машин уявляли собі електричний струм як рух особливої електричної рідини у металевих проводах, але для створення електронних ламп необхідно було знати електронну природу електричного струму.

Сучасне вчення про електрику тісно пов'язане із вченням про будову речовини. Найдрібнішої частки речовини, що зберігає її хімічні властивості, є молекула (від лат. слова "moles" - маса).
Ця частка дуже мала, наприклад, молекула води має діаметр близько 3/ 1000 000 000 = 3/108 = 3*10-8 див. та обсяг 29.7*10-24.

Щоб наочніше уявити собі, наскільки малі такі молекули, яке величезне число їх поміщається в невеликому обсязі, здійснимо подумки наступний досвід. Яким-то способом зазначимо всі молекули в чарці води (50 см3) і виллємо цю воду у Чорне море. Уявімо, що молекули, що містилися в цих 50 см3, рівномірно розподілилися по всьому великому світовому океані, що займає 71% площі земної кулі; зачерпніть потім з цього океану, хоча б у Владивостоці, знову чарку води. Є ймовірність знайти в цій чарці хоча б одну з мічених нами молекул?

Обсяг світового океану величезний. Його поверхня - 361,1 млн. км2. Його середня глибина - 3795 м. Отже, його обсяг - 361,1*106*З,795 км3, тобто близько 1 370 ТОВ ТОВ км3 = 1,37*109 км3— 1,37*1024 см3.

Але в 50 см3 води міститься 1,69*1024 молекул. Отже, після перемішування в кожному кубічному сантиметрі води океану буде перебувати - 1.69/1.37 мічених молекул, і в нашу чарку у Владивостоці потрапить близько 66 мічених молекул.

Як не малі молекули, але вони складаються з ще менших частинок - атомів.

Атом є найменша частка хімічного елемента, яка є носієм його хімічних властивостей. Під хімічним елементом прийнято розуміти речовина, що складається з однакових атомів. Молекули можуть утворювати однакові атоми (наприклад, молекула газу водню Н2 складається з двох атомів) або різні атоми (молекула води Н20 складається з двох атомів водню Н2и атома кисню О). В останньому випадку при розподілі молекул на атоми хімічні та фізичні властивості речовини змінюються. Наприклад, при розкладанні молекул рідкого тіла, води, звільняються два гази — водень і кисень. Число атомів у молекулах по-різному: від двох (у молекулі водню) до сотень і тисяч атомів (у білків та високомолекулярних з'єднань). Ряд речовин, зокрема метали, не утворює молекул, тобто складається безпосередньо з атомів, не пов'язаних всередині молекулярними зв'язками.

Схема будови атома
Схема будови атома.
Довгий час вважали атом найдрібнішої частинкою матерії (сама назва атом походить від грецького слова атомос— неподільний). В даний час відомо, що атом являє собою складну систему. В його ядрі зосереджена більша частина маси атома. Навколо ядра на певних орбітах обертаються найлегші електрично заряджені елементарні частинки — електрони подібно до того, як планети обертаються навколо Сонця. Сили тяжіння утримують планети на їх орбітах, а електрони притягуються до ядра електричними силами. Електричні заряди можуть бути двох різних видів: позитивними і негативними. З досвіду ми знаємо, що взаємно притягуються лише різнойменні електричні заряди. Отже, заряди ядер і електронів теж повинні бути різні за знаком. Умовно прийнято вважати заряд електронів негативним, а заряд ядра позитивним.

Всі електрони незалежно від способу їх отримання володіють однаковими електричними зарядами і масою 9,108*10-28 р. Отже, електрони, що входять до складу атомів будь-яких елементів, можна вважати однаковими.

Разом з тим заряд електрона (його прийнято позначати е) є елементарним, тобто найменшим можливим електричним зарядом. Спроби довести існування менших зарядів виявилися безуспішними.

Приналежність атома до того чи іншого хімічного елемента обумовлюється величиною позитивного заряду ядра. Загальний негативний зарядZ електронів атома дорівнює позитивному заряду його ядра, отже, величина позитивного заряду ядра повинна бытьeZ. Число Z визначає місце елемента в періодичній системі елементів Менделєєва.

Частина електронів в атомі знаходиться на внутрішніх орбітах, а частина — на зовнішніх орбітах. Перші відносно міцно утримуються на своїх орбітах атомними зв'язками. Другі можуть порівняно легко відділятися від атома і переходити до іншого атому або ж деякий час залишатися вільними. Ці електрони зовнішніх орбіт визначають електричні та хімічні властивості атома.

Схема структури протона
Схема структури протона.
Поки сума негативних зарядів електронів дорівнює позитивному заряду ядра атома або молекули нейтральні. Але якщо атом втратив один або декілька електронів, унаслідок надлишку позитивного заряду ядра він стає позитивним іоном (від грец. слова іон — йде). Якщо ж атом захопив зайві електрони, то він служить негативним іоном. Таким же шляхом іони можуть утворюватися з нейтральних молекул.

Носіями позитивних зарядів в ядрі атома є протони (від грец. слова «протос» — перший). Протон служить ядром водню першого елемента в таблиці періодичної системи. Його позитивний заряд е+ чисельно дорівнює негативному заряду електрона. Але маса протона в 1836 разів більше маси електрона. Протони разом з нейтронами утворюють ядра всіх хімічних елементів. Нейтрон (від лат. слова «neuter — ні той, ні інший) не має заряд і його маса в 1838 разів більше маси електрона. Таким чином, основними частинами атомів є електрони, протони і нейтрони. З них протони і нейтрони міцно утримуються в ядрі атома і лише електрони можуть переміщатися всередині речовини, а позитивні заряди в звичайних умовах можуть переміщатися лише разом з атомами у вигляді іонів.

Кількість вільних електронів у речовині залежить від його будови атомів. Якщо цих електронів багато, то дана речовина добре пропускає через себе рухомі електричні заряди. Воно називається провідником. До провідників належать усі метали. Особливо хорошими провідниками є срібло, мідь і алюміній. Якщо під тим чи іншим зовнішнім впливом провідник втратив частина вільних електронів, то переважання позитивних зарядів його атомів створить ефект позитивного заряду провідника в цілому, тобто провідник буде притягувати негативні заряди — вільні електрони і негативні іони. В іншому випадку при надлишку вільних електронів провідник буде заряджений негативно.

Ряд речовин містить дуже мало вільних електронів. Такі речовини називаються діелектриками або ізоляторами. Вони погано пропускають або не пропускають електричні заряди. Діелектриками є фарфор, скло, ебоніт, більшість пластмас, повітря і т. д.