电是由电荷的存在和运动所引起的各种物理现象的总称。在物理学中，这些现象由电磁学描述。电磁相互作用是自然界的基本相互作用之一。电现象包括静电吸引与排斥、电流、闪电以及磁场的产生等。日常生活中，"电"也指通过导线输送的电能量。这种能量可以方便地转化为光、热、运动和信息，因此成为塑造现代世界的标志性技术之一。
物理基础
电源于电荷，即某些亚原子粒子所具有的一种性质。电子带负电，质子带等量的正电。自2019年国际单位制重新定义以来，这一基本电荷的大小被精确规定为1.602176634 × 10⁻¹⁹库仑。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。描述这种作用力的是库仑定律：力的大小与两电荷的乘积成正比，与两者距离的平方成反比。普通原子中质子数与电子数相等，因而呈电中性。原子得到或失去电子后，就成为离子。
电荷分离时，彼此之间会出现电势差，即电压，单位为伏特。电荷在材料中流动形成电流，单位为安培。在金属中，移动的电荷主要是自由电子；在电解质和等离子体中则是离子。材料对电流的阻碍作用称为电阻，单位为欧姆。对许多导体而言，三者的关系由欧姆定律给出：电压等于电流乘以电阻。电功率等于电压乘以电流，单位为瓦特。
按导电能力，材料大致可分为三类。铜、铝等导体容易导电；玻璃、橡胶等绝缘体几乎不导电；半导体的电导率则可以精确调控。运动的电荷会产生磁场，变化的磁场又会产生电场。19世纪60年代，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将这些现象统一起来，他的方程组表明光是一种电磁波。
发现史
古希腊人就注意到，摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。英语中的"electricity"一词即源自希腊语 ēlektron，意为琥珀。对电的系统研究始于英国医生威廉·吉尔伯特。他在1600年出版的《论磁》（De Magnete）中将琥珀效应与磁现象区分开来，并创造了拉丁语词 electricus。18世纪，实验者们制造出摩擦起电机和莱顿瓶，后者是一种早期的储电装置。本杰明·富兰克林提出闪电本质上是电现象，并引入了"正电荷"和"负电荷"的说法。
18世纪后期，路易吉·伽伐尼用蛙腿进行的实验引发了他与亚历山德罗·伏打之间的争论。伏打认为，这种效应来自两种不同金属在潮湿介质中的接触。1800年，他制成伏打电堆：将锌片和铜片交替叠放，中间隔以浸过盐水的布片。这是第一个电池，也是第一个能提供稳定电流的电源，证明化学反应可以持续产生电。1820年，汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现电流能使罗盘指针偏转，安德烈-马里·安培随即建立了电流间相互作用力的数学理论。1827年，格奥尔格·欧姆发表了他的电阻定律。
决定性的突破出现在1831年。这一年，迈克尔·法拉第发现了电磁感应：在线圈附近移动磁铁，线圈中就会产生感应电流。发电机和变压器都是基于电磁感应原理工作的。早在1821年，法拉第就演示了电磁旋转现象，这是电动机的雏形。1897年，约瑟夫·约翰·汤姆孙发现了电子，从粒子层面解释了电流的本质。
电气化
19世纪，电成为实用技术。电报于19世纪三四十年代问世。1879年，托马斯·爱迪生制成了具有商业价值的白炽灯。1882年9月，他在曼哈顿下城开设珍珠街电站。这是早期的中心发电站之一，向附近用户输送直流电。直流电的电压不易变换，因此电站必须建在用户附近。交流电则可以借助变压器升压和降压，使远距离输电变得高效。在尼古拉·特斯拉和乔治·威斯汀豪斯的推动下，交流电在19世纪80年代末至90年代的所谓"电流之战"中胜出。
在工业革命的第二阶段，电气化彻底改变了工厂的面貌：分散安装的电动机取代了中央蒸汽机及其传动轴系统。电灯、有轨电车、家用电器、无线电，以及后来的计算机和互联网，都离不开可靠的电力供应。
发电与配电
大部分电能由发电机产生，发电机利用电磁感应将机械转动转化为电流。汽轮机由燃烧化石燃料或核裂变产生的蒸汽驱动，水轮机和风力机则由水流和风直接驱动。光伏太阳能电池的原理与此不同：它利用半导体结将光直接转化为电流，没有任何运动部件。发电厂将电能送入电网。电网采用高压输电线路以减少电阻损耗，再经变压器降压后配送给用户。公共供电系统通常采用50赫兹或60赫兹的交流电，具体取决于地区。电力的供需必须时刻保持平衡。
据能源智库Ember统计，2025年煤炭仍是全球最大的单一电力来源，约占33%。同年，水电、风电、太阳能等可再生能源合计占比约34%，大约一个世纪以来首次超过煤炭。太阳能和风能合计约占全球发电量的17%，核能约占9%，化石燃料约占57%。发电是温室气体排放的主要来源之一，因此电力生产方式是应对气候变化的核心问题。为平衡波动性的太阳能和风能出力，电网级电池等储能设施正在快速建设。
电子与信息
电不仅输送能量，也承载信息。真空管，以及1947年以后的晶体管，使人们能够用电信号控制信号的开关与放大。集成电路可以在一块芯片上集成数十亿个晶体管，是计算、通信和数字媒体的基础。电子学这一领域正是从这些技术中发展起来的。
自然界与生物体中的电
闪电是发生在云与云之间或云与地面之间的大规模静电放电。活细胞通过控制离子流动，在细胞膜两侧维持电压。大脑和全身的神经冲动以及心脏的跳动，都依赖这些生物电信号。电鳗等一些鱼类能利用特化器官产生强烈的放电。在医学上，心电图和脑电图用于记录人体发出的电信号；除颤器和心脏起搏器等设备则向人体输送受控的电流。电流通过人体可能损伤组织、扰乱心律，因此电气装置必须遵循绝缘、接地和保护方面的标准。
参考来源
- Who Invented Electricity? The Truth Behind Franklin, Tesla, and Edison - Nibble Blognibble-app.com
- When and Who Invented Electricity?electricians-london.co.uk
- Who Invented electricity?electricalcuriosity.com
- History of Electricity - IERinstituteforenergyresearch.org
- Electric power industryen.wikipedia.org
- The History of Electricity - Compact Historiescompacthistories.com
- Global Electricity Review 2026 - Ember Energyember-energy.org
- Electricity demand and supply trends - Ember Energyember-energy.org
- Clean energy pushes fossil-fuel power into reverse for ‘first time ever’ - Carbon Briefcarbonbrief.org