Per descriure el concepte d’electricitat ens hem de remuntar a principis bàsics de química i física del àtom. Els àtoms estan composats per un nucli central rodejant d’un núvol d’electrons al seu voltant. L’àtom concentra la seva massa en el nucli composat de neutrons sense càrrega o elèctricament neutres i protons amb càrrega positiva. El núvol d’electrons estan carregats negativament, i estan lligats al nucli mitjançant la força electromagnètica.
La força electromagnètica és una de les forces fonamentals o interaccions fonamentals de la naturalesa junt amb la força nuclear feble, la força nuclear forta i la força gravitatòria. Aquesta força prové de la interacció entre dues carregues elèctricament oposades (com els imans) que creen un camp electromagnètic. Es una força que manté units els electrons i els protons a l’àtom i els àtoms a les molècules. El camp electromagnètic és la combinació del camp elèctric creat per la carrega dels electrons negatius i protons positius que creen carregues estacionaries combinat amb un camp magnètic generat també pels electrons i protons, està descrit per les equacions de Maxwell (fonamentals en tots els temes relacionats amb les telecomunicacions) i la llei de la força de Lorentz.
Cada àtom descrit en la taula periòdica dels elements té un número determina de protons i electrons, que s’anomena número atòmic, i els neutrons determinen d’Isòtop (quan parlem de la prova del carboni 12, ens referim al seu isòtop que en aquest cas és el més abundant). La composició de l’element determina el seu lloc a la taula i unes propietats i característiques que ens ajuden a agrupar els elements.
Per fer circular la corrent elèctrica necessitem fer moure un o més elèctrons d’una àtom a un altre àtom, i no tots els elements de la taula periòdica tenen la mateixa facilitat per fer-ho. El conductor més típic, el coure, té un únic electró en l’última capa electrònica. Aquests electrons poden passar amb facilitat a àtoms contigus, constituint els electrons lliures responsables del flux de corrent elèctric. Quan només tenen un electró, la força electromagnètica de la última capa és menor que si en tenen 2, 3 o més, la raó és que per cada electró que tenim, tenim un protó i la distància de la capa és la mateixa per tant la força electromagnètica augmenta com més electrons tenim. Dit de d’una altre forma, el camp elèctric es veu modificat per la distribució de les càrregues positives i negatives en l’espai.
Els millors conductors per ordre són l’argent, el coure, l’or i l’alumini, i dins els no metàl·lics destaca el grafè. Aquest materials tenen una resistència molt baixa, menys resistència significa menys pèrdues. La plata pel seu preu no s’utilitza en el transport d’energia elèctrica, el coure per la seva conductivitat i l’alumini pel seu pes, quasi tres cops menys que el coure, són els més utilitzats en línees de transmissió aèria. Finalment l’or s’utilitza en l’electrònica per les seves grans característiques contra la corrosió i a la seva ductabilitat.
Finalment destacaríem que les càrregues van del pol negatiu al pol positiu al ésser els electrons el que és mouen, però en la representació funcional i gràfica funciona a l’inrevés va del pol positiu al negatiu. Això ve per raons històriques, on les primeres definicions de corrent consideraven que la circulació entre els elèctrodes del generador era de carrega positiva a càrrega negativa.
Els materials semiconductors són elements que poden comportar-se en determinades condicions com a conductors o com aïllants. Una de les condicions en que un material passa a ser conductor és la radiació solar mitjançant els fotons, que no deixen de ser energia i aquesta condició l’aprofitem en les plaques fotovoltaiques. Un camp elèctric o magnètic o la temperatura són d’altres factors. El elements més utilitzat són el silici i el germani amb diferents aliatges amb l’arsènic o el gal·li entre d’altres. Els semiconductors es van desenvolupar de forma molt potent en la dècada dels 50 del S.XX i són la base de la revolució tecnològica de les dècades posteriors.
Els superconductors és la conducció elèctrica per part de certs materials en unes condicions determinades de temperatures molt baixes (per sota de la temperatura crítica del material), en les quals no hi ha resistència elèctrica i per tant no és produeix pèrdua d’energia. S’utilitzen, actualment, per crear camps magnètics molt intensos, en la levitació magnètica utilitzada en les trens per evitar friccions entre el tren i les vies, però el cost dels superconductors limita els seus usos. S’estima que un generador elèctric fet amb filferro superconductor tindria un rendiment per sobre del 99% reduint quasi a la meitat els generadors convencionals.
Els materials dielèctrics són materials que són mals conductors de l’electricitat i és poden utilitzar com aïllants. Quan a un material dielèctric se’l sotmet a un camp elèctric és formen dipols induïts en el material. Un dipol induït vol dir que les càrregues positives i negatives de les molècules s’ordenen quedant tots els positius en una direcció i els negatius en l’altre, és a dir alineant el dipol en direcció del camp. No tots els materials aïllants poden ser dielèctrics. L’aire o el paper són dielèctrics, i un que s’utilitza en instal·lacions elèctriques són els materials ceràmics.