Listrik
Objek berkonduksi berongga membawa semua muatannya pada permukaan. Maka medan di dalam objek bernilai nol. Ini merupakan prinsip operasi sangkar Faraday, kerangka logam berkonduksi yang mengisolasi dalamnya dari efek listrik dari luar.
Prinsip elektrostatis sangat penting ketika mendesain peralatan dengan voltase tinggi. Ada batas medan listrik tertentu yang dapat ditahan oleh medium apapun. Diatas titik ini, akan terjadi kegagalan listrik dan percikan api dan terjadi flashover di antara bagian yang bermuatan. Udara, misalnya, cenderung akan muncul percikan di sepanjang celah kecil pada medan listrik diatas 30 kV per sentimeter. Jika
celahnya diperbesar, maka kekuatan breakdown juga melemah, sekitar 1 kV per sentimeter. Paling mudah bisa dilihat pada kilat, terjadi ketika muatan menjadi terpisah di awan dengan naiknya kolom udara dan menaikkan medan listrik di udara hingga lebih besar dari yang bisa ditahan. Voltase dari awan kilat yang besar bisa mencapai 100 KV dan bisa mengeluarkan energi hingga 250 kWh.
Kekuatan medan sangat dipengaruhi oleh objek berkonduksi di dekatnya, terutama menjadi besar ketika dipaksa untuk melekuk disekitar titik objek. Asas ini kemudian dipelajari pada konduktor kilat, ujung tajam yang dimana mendorong kilat untuk terarah kesitu, dan bukan ke gedung yang dilindunginya.
Konsep dari potensial listrik sangat berhubungan dekat dengan medan listrik. Sebuah muatan yang diletakkan dalam sebuah medan listrik akan mendapat gaya, dan akan membuat membuat muatan melawan gaya tersebut yang membutuhkan kerja. Potensial listrik pada tiap titik didefinisikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk membawa sebuah muatan dari jarak tak terbatas ke titik tersebut.
Diukur dalam satuan volt yang berarti satu volt adalah potensial dimana harus dihasilkan kerja 1 joule untuk membawa muatan sebesar 1 coulomb dari jarak tak terhingga. Definisi potensial ini hanya sedikit memiliki kegunaan, dan konsep yang lebih sering dipakai adalah perbedaaan potensial listrik yaitu energi yang dibutuhkan untuk memindahkan sebuah
muatan antara 2 titik tertentu. Sebuah medan listrik memiliki karakteristik khusus yaitu "konservatif" dimana jalur yang dilewati muatan tidak berhubungan: semua jalur antara 2 titik tertentu menghabiskan energi yang sama, maka nilai perbedaan potensial dapat ditentukan.
Pada praktiknya, biasanya didefinisikan titik referensi dimana potensial dapat dinyatakan dan dibandingkan. Karena harus ditentukan maka acuan yang paling umum digunakan adalah bumi itu sendiri, yang diasumsikan memiliki potensial yang sama di manapun. Titik acuan ini biasanya diambil dari bumi. Bumi diasumsikan memiliki jumlah muatan negatif dan positif yang sama banyak dan tak terbatas, maka tak dapat dialiri listrik.
Potensial listrik adalah besaran skalar yang berarti hanya memiliki nilai dan tidak memiliki arah. Dapat dianalogikan dengan tinggi: ketika sebuah objek yang dilontarkan akan jatuh pada ketinggian yang berbeda akibat medan gravitas maka muatan akan 'jatuh' melalui tegangan yang disebabkan oleh medan listrik. Pada peta relief menunjukkan garis kontur menandai
titik-titik pada ketinggian yang sama, sekelompok garis menandai titik-titik dengan potensial yang sama (atau ekuipotensial) dapat digambarkan di sekitar objek bermuatan elektrostatis. Ekuipotensial akan memotong semua garis gaya pada sudut siku. Ekuipotensial juga harus terletak paralel dengan permukaan [[konduktor listrik konduktor, jika tidak maka akan menghasilkan gaya yang dapat membawa muatan sampai bahkan potensial pada permukaan.
Medan listrik secara formal didefinisikan sebagai gaya yang diberikan per atuan muatan, namun konsep dari potensial memberikan definisi yang lebih baik: medan listrik adalah [[gradien]] lokal dari potensial listrik. Diukur dalam volt per meter, arah vektor dari medan listrik adalah garis kemiringan terbesar dari potensial, dimana ekuipotensial terletak paling dekat bersamaan.
[[Berkas:Electromagnetism.svg alt=A wire carries a current towards the reader. Concentric circles representing the magnetic field circle anticlockwise around the wire, as viewed by the reader. Medan magnet melingkari arus]]
Penemuan rsted pada tahun 1821 bahwa [[medan magnet]] ada pada semua sisi kawat yang membawa arus listrik menandakan bahwa ada hubungan langsung antara listrik dan magnet. Ditambah lagi, interaksi antar keduanya tampak berbeda dari gaya gravitasi dan elektrostatis. Gaya pada jarum kompas tidak mengarah pada arah yang sama atau kebalikan, namun arahnya tegak
lurus terhadap arus. Gaya ini juga tergantung dari arah arus, jika arah alirannya dibalik, maka gayanya juga terbalik.
rsted belum memahami dengan benar penemuannya, namun ia meneliti bahwa efek ini bersifat kebalikan: sebuah arus menghasilkan gaya pada magnet dan medan magnet menghasilkan gaya pada arus. Fenomena ini nantinya akan diteliti lebih lanjut oleh [[André-Marie Ampère Ampère]], yang menemukan bahwa 2 kawat paralel berarus akan menghasilkan gaya satu sama lain: dua
kawat mengonduksi arus pada arah yang sama akan tarik-menarik, sedangkan kawat yang arusnya berlawanan arah akan tolak menolak. The interaction is mediated by the magnetic field each current produces and forms the basis for the international [[Ampere#Definition definition of the ampere]].
[[Berkas:Electric motor cycle 3.png alt=A cut-away diagram of a small electric motor Motor listrik menggunakan prinsip elektromagnet: arus melalui medan magnet akan mendapat gaya pada sudut tegak lurus dari medan dan arus]] Hubungan antara medan magnet dan arus sangat penting, hal ini akan mengacu pada penemuan [[motor listrik]] oleh Michael Faraday tahun 1821. [[Motor homopolar]] Faraday terdiri dari [[magnet permanen]] yang
terletak pada pul [[raksa]]. Arus dilewatkan melalui kawat yang digantung dari poros diatas magnet dan dicelupkan ke dalam raksa. Magnet akan memberikan gaya tangensial pada kawat, membuat kawat mengelilingi magnet selama arus mengalir.
Percobaan oleh Faraday tahun 1831 membuktikan bahwa kawat bergerak tegak lurus terhadap medan magnet akan menghasilkan perbedaan potensial di antara ujung-ujungnya. Penelitian lebih lanjut dari proses ini, disebut dengan [[induksi elektromagnetik]], memunculkan [[Hukum induksi Faraday]], yang menyatakan bahwa perbedaan potensial yang diinduksi pada rangkaian
tertutup akan berbanding lurus dengan perubahan kecepatan [[fluks magnet]] sepanjang rangkaian. Pemanfaatan lebih lanjut dari penemuan ini membuatnya menemukan [[generator listrik]] pertama tahun 1831, dimana ia mengubah energi mekanik dari cakram tembaga yang berputar menjadi energi listrik. [[Cakram Faraday]] tidak efisien dan tidak digunakan sebagai generator sesungguhnya, namun ia menunjukkan adanya kemungkinan membangkitkan energi listrik menggunakan magnet.
[[Berkas:Volta-and-napoleon.PNG [[Fisikawan]] [[Italia]] [[Alessandro Volta]] menunjukkan ""[[Baterai (listrik) baterainya]]"" kepada Kaisar [[Perancis]] [[Napoleon Bonaparte]] di awal abad ke-19.]]
Kemampuan reaksi kimia untuk menghasilkan listrik, serta kemampuan listrik untuk menjalankan reaksi kimia telah banyak membawa manfaat.
Elektrokimia merupakan bagian penting dari listrik. Dari awal penemuan tumpukan volta, [[sel elektrokimia]] telah berkembang menjadi berbagai macam baterai, elektroplating, dan sel elektrolisis. [[Aluminium]] diproduksi dalam jumlah besar saat ini dan banyak peralatan ditenagai dengan sel yang dapat diisi ulang.
[[Berkas:Ohms law voltage source.svg [[Rangkaian listrik]] sederhana. [[Sumber tegangan]] "V" di sebelah akan menghasilkan [[arus listrik]] "I" di sekitar rangkaian, memberikan [[energi listrik]] ke [[resistor]] "R". Dari resistor, arus akan kembali ke sumber, sehingga menjadi satu rangkaian.]]
Rangkaian listrik adalah interkoneksi beberapa komponen listrik sehingga muatan listrik dibuat berpindah melalui jalur tertutup (rangkaian), biasanya digunakan untuk melakukan tujuan tertentu.