Elektrický náboj je fyzikální veličina (skalární) popisující jednu ze základních vlastností hmoty a vyjadřuje velikost schopnosti působit elektrickou silou. Nositeli elementárního elektrického náboje jsou stavební částice hmoty - protony (kladný náboj) a elektrony (záporný náboj). Elementární náboj má velikost e = 1,602·10^-19 C (coulomb). Celkový elektrický náboj je vždy celočíselným násobkem elementárního náboje, je tedy kvantován a roven algebraickému součtu elektrických nábojů jednotlivých částí. Elektrický náboj nelze vyrobit ani zničit, pouze přemístit (zákon zachování elektrického náboje). Těleso s elektrickým nábojem je zdrojem elektrického pole, ve kterém se projevuje působení elektrické síly.

Jednotkou elektrického náboje v soustavě SI je coulomb (C). Je to takové množství elektrického náboje, který projde za 1 sekundu průřezem vodiče, jímž protéká ustálený proud 1 ampér (1 C = 1 A·s). Snadno lze vypočítat, že náboj 1 C odpovídá 6,242·10¹⁸ elementárních nábojů.

Elektrický proud je uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem, který nastává ve vhodném fyzikálním prostředí, vlivem elektrického pole. Jako fyzikální veličina je elektrický proud definován množstvím elektrického náboje Q prošlého soustavou za určitý čas t:

Směr toku elektrického proudu je dán konvencí jako směr pohybu částic s kladným nábojem. V elektrických obvodech tedy proud teče od kladného pólu elektrického zdroje přes spotřebič k zápornému pólu zdroje. Tento směr je opačný ke směru pohybu volných elektronů v pevných vodičích. Elektrický proud stejnosměrný (direct current, DC, =) protéká obvodem jedním směrem, který se s časem nemění. Střídavý proud (alternating current, AC, ~) periodicky mění svůj směr i velikost.

Jednotka elektrického proudu – ampér (A) – je základní jednotkou SI. Je definován jako elektrický proud, který při stálém průtoku dvěma rovnoběžnými přímými nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti 1 metr, vyvolá mezi nimi stálou sílu o velikosti 2·10^–7 newtonu na 1 metr délky vodiče.
Pro metrologické účely byl jako etalon určen mezinárodní ampér - proud, který vyloučí z roztoku dusičnanu stříbrného 1,11804 mg stříbra za 1 sekundu.

V kovech (vodičích první třídy) jsou nosiči elektrického proudu volné, tzv. vodivostní elektrony, které mají určitou hodnotu energie (ta závisí mimo jiné na chemickém složení kovu). Vodivostní elektrony vykonávají tepelný (neuspořádaný) pohyb, jehož střední rychlost je řádově 10⁵ – 10⁶ m·s^-1. V elektrickém poli elektrony vedle tepelného pohybu vykonávají i pohyb usměrněný ve směru rostoucího potenciálu, jehož střední rychlost (tzv. unášivá rychlost, ν) je 10^-6 – 10^-4 m·s^-1 (tedy o 9 až 12 řádů menší než rychlost tepelného pohybu). Proud ve vodiči, jehož příčný průřez má plochu A, lze zapsat vztahem:

kde N_ν je hustota vodivostních elektronů a e náboj elektronu.

Roztoky a taveniny elektrolytů (solí, kyselin a zásad) - vodiče druhé třídy - vedou elektrický proud prostřednictvím iontů. Také ionizované plyny jsou vodiči elektrického proudu neboť obsahují volné elektrony a ionty. V polovodičích je elektrický proud vytvářen usměrněným pohybem elektronů a děr.

Proudová hustota J je intenzita proudu I vztažená k ploše průřezu vodiče A:

Protéká-li proud stejné intenzity vodičem o větším průřezu a vodičem o menším průřezu, pak hustota proudu bude větší ve vodiči s menším průměrem.

Jednotkou proudové hustoty je A·m^-2. V elektrochemii se obvykle z praktických důvodů používá jednotka A·cm^-2.

Elektrický odpor (rezistance) je fyzikální veličina charakterizující schopnost daného systému vést elektrický proud. Závisí na materiálu, teplotě, délce a průřezu vodiče. Každý materiál má charakteristický měrný odpor ρ (rezistivitu). S rostoucí délkou vodiče L roste jeho odpor R, s rostoucím průřezem vodiče A jeho odpor klesá:

Závislost odporu na teplotě je dána vztahem

kde R₀ je počáteční rezistance (při teplotě T₀), ΔT je rozdíl teplot a α je teplotní součinitel elektrického odporu (udává relativní změnu odporu při nárůstu teploty o 1 stupeň Kelvina, má kladnou hodnotu u kovových vodičů a zápornou u polovodičů).

Jednotkou elektrického odporu je ohm (Ω), který představuje odpor vodiče, v němž stálé napětí 1 voltu mezi konci vodiče vyvolá proud 1 ampéru.
Jednotkou měrného odporu je Ω·m.

Elektrická vodivost (konduktance), G je převrácená hodnota rezistance R:

S rostoucí délkou vodiče L jeho vodivost klesá, s rostoucí plochou průřezu A vodivost roste:

Měrná (specifická) vodivost (konduktivita) κ je převrácená hodnota měrného odporu a je také charakteristickou veličinou pro daný materiál.

Jednotkou vodivosti (konduktance) je siemens (S), který představuje vodivost vodiče, jehož odpor je 1 ohm. Jednotkou měrné vodivosti (konduktivity) je S·m^-1. Měrná vodivost roztoků elektrolytů se obvykle uvádí v S·cm^-1, mS·cm^-1 nebo μS·cm^-1.

Elektrický potenciál a napětí

Kolem každé nabité částice existuje elektrické pole, které se projevuje silovými účinky na jiné nabité částice. Intenzita elektrického pole v daném místě je definována jako podíl elektrické síly, která v tomto místě působí, a náboje, na nějž síla působí. K přenesení tohoto náboje (Q) do místa, kde na ně již elektrické pole nepůsobí, je potřeba vykonat práci (W), která definuje elektrický potenciál (φ):

Místo s nulovým elektrickým potenciálem (počátek vztažné soustavy) bývá určeno jako místo v nekonečnu ve vakuu (používá se v teoretických fyzikálních a elektrochemických modelech) nebo jako povrch Země (používá se v elektrotechnické praxi).

Elektrické napětí je definováno jako rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma body v elektrickém poli nebo jako práci vykonanou při přemístění kladného jednotkového elektrického náboje mezi dvěma body elektrického pole.

Jednotkou elektrického potenciálu a elektrického napětí je volt (V). Je to napětí mezi konci vodiče, do něhož stálý proud 1 ampéru dodává výkon 1 wattu.

Elektrická kapacita

Nabije-li se izolované těleso elektrickým nábojem (Q), získá vzhledem k Zemi elektrický potenciál (φ). Velikost náboje potřebného na získání téhož potenciálu je u různých těles různá. Závisí na jejich tvaru, velikosti a na prostředí, které je obklopuje. Elektrická kapacita (C) vyjadřuje schopnost tělesa přijmout při dané hodnotě potenciálu určitý náboj:

Těleso s menší kapacitou bude daným nábojem přivedeno na vyšší potenciál než těleso s větší kapacitou.
Přestože je elektrická kapacita obecně vlastností každého vodiče, využívá se především v kondenzátorech, pro něž je kapacita definována jako množství náboje na deskách kondenzátoru, je-li mezi deskami jednotkové elektrické napětí (1 V). Kapacita kondenzátoru je přímo úměrná obsahu účinné plochy desek (S) a nepřímo úměrná vzdálenosti mezi deskami (d):

kde ε₀ je permitivita vakua (8,854·10^-12 F·m^-1) a ε_r relativní permitivita prostředí mezi deskami kondenzátoru.

Základní jednotka kapacity farad (F) se rovná kapacitě tělesa, které se nábojem 1 coulombu nabije na potenciál 1 voltu. V technické praxi se měří kapacita nejčastěji v mikrofaradech μF a pikofaradech pF.

Tabulka jednotek základních elektrických veličin a jejich rozměrů