Quatre forces régissent l’univers : les forces nucléaires fortes et faibles, la force électromagnétique — ou électrique — et la gravité. Les deux derniers types, la force électrique et la gravité, sont les seules de ces forces qui s’étendent à une gamme macro et interagissent donc avec la matière à grande échelle. L’électromagnétisme est responsable des réactions chimiques, de la lumière, de la vision et de pratiquement toutes les interactions de la matière. Presque toutes les technologies nécessitent de l’électricité pour fonctionner, et il existe plusieurs aspects et mesures vitaux de la force électrique. La base de cette force est le mouvement des électrons et le fonctionnement des charges électriques positives et négatives.
Les particules de matière peuvent avoir des charges électriques positives ou négatives. Les protons, qui forment le noyau d’un atome, ont une charge positive, tandis que les électrons qui orbitent autour du noyau ont une charge négative. Les charges opposées s’attirent dans un effort pour neutraliser la charge, et les charges similaires se repoussent, donc mettre les pôles opposés de deux aimants ensemble fait que les extrémités des aimants se rapprochent l’une de l’autre. L’électricité, dans sa forme la plus basique, est le mouvement d’électrons d’un endroit à un autre dans une décharge statique ou dans un circuit électronique ; l’électricité ne peut circuler que là où il y a un chemin conducteur disponible.
La force électromagnétique est ainsi nommée car un courant électrique et un champ magnétique peuvent se créer. Le passage d’un aimant à travers une bobine de fil provoque l’éloignement des électrons du fil de l’aimant en raison de la répulsion de la force électrique. De même, faire passer un courant électrique à travers un fil enroulé produit un champ magnétique dont la direction est opposée au courant en raison de l’inertie électrique.
Deux mesures principales de la force électrique régissent la plupart du comportement que l’électricité présente lorsqu’elle interagit avec des objets : la tension et la résistance, dont dérive la mesure du courant. La tension est la quantité de potentiel électrique qui existe d’un point à un autre, semblable à la pression accumulée à l’intérieur d’un tuyau d’eau activé. Plus la tension entre deux points est élevée, plus la pression électrique est élevée et plus le courant circulera facilement. Le concept de résistance décrit la propension d’un objet à résister au flux électrique. Le courant électrique en ampères qui circule d’un point à un autre peut être exprimé comme la tension divisée par la résistance en ohms.
Le courant électrique est soit du courant alternatif, soit du courant continu. La différence est la direction du flux; le courant alternatif change de direction des dizaines de fois par seconde avec des polarités inversées. Le courant continu maintient la polarité et ne circule donc que dans une seule direction, par exemple à travers une batterie.