A ciência elétrica estuda o fenômeno da existência e interação entre cargas elétricas.
Tal como a massa, a carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria que se manifesta através de uma interação, designadamente através de uma força.
No entanto, a carga elétrica apresenta a particularidade de se manifestar através de uma força que tanto pode ser de atração como de repulsão, ao contrário daquela manifestada pelas massas, que, como se sabe, é apenas de atração.
As principais grandezas da ciência elétrica são a carga, a força, o campo, a energia, a tensão, a potência e a corrente elétrica.
Um dos objetivos deste texto é explicar a relação existente entre estas grandezas elétricas, dando particular atenção às grandezas tensão e corrente elétrica.
Com efeito, a análise de circuitos visa essencialmente a determinação da relação corrente/tensão elétrica em redes de componentes elétricos e eletrônicos.
A lei fundamental da Ciência Elétrica é a Lei de Coulomb, esta lei estabelece que duas cargas elétricas em presença uma da outra se atraem ou repelem mutuamente, isto é, interagem entre si através de uma força.
Como grandeza de tipo vetorial, a força elétrica possuí, portanto, uma direção, um sentido e uma intensidade.
A direção da força coincide com a da reta que une as duas cargas, o sentido é uma função dos sinais respectivos, positivos ou negativos, e a intensidade é uma função do módulo das cargas e da distância que as separa.
A interação à distância entre cargas elétricas conduz ao conceito de campo elétrico, o qual nos permite encarar a força elétrica como o resultado de uma ação exercida por uma carga ou conjunto de cargas vizinhas.
Tal como a força, o campo elétrico é uma grandeza vetorial com direção, sentido e intensidade.
O movimento de uma carga num campo elétrico, em sentido contrário ou concordante com o da força elétrica a que se encontra sujeita, conduz à libertação ou exige o fornecimento de uma energia.
O ato de se isolarem fisicamente conjuntos de cargas positivas e negativas equivale a fornecer energia ao sistema, comparável ao armazenamento de energia elétrica numa bateria.
Pelo contrário, o movimento de cargas negativas no sentido de partículas carregadas positivamente corresponde à libertação de energia.
Em geral, a presença de cargas elétricas imersas num campo atribui ao sistema uma capacidade de realizar trabalho, capacidade que é designada por energia potencial elétrica ou, simplesmente, energia elétrica.
Uma carga colocada em pontos distintos de um campo elétrico atribuí valores também distintos de energia ao sistema.
A diferença de energia por unidade de carga é designada por diferença de potencial, ou tensão elétrica.
Tensão e energia elétrica são, por conseguinte, duas medidas da mesma capacidade de realizar trabalho.
A taxa de transformação de energia elétrica na unidade de tempo é designada por potência elétrica.
O fluxo de cargas elétricas é designado por corrente elétrica, em particular, define-se corrente elétrica como a quantidade de carga que na unidade de tempo atravessa uma dada superfície.
Corrente e tensão elétrica definem as duas variáveis operatórias dos circuitos elétricos.