Энергия есть мера движения материи.

Каждое вещество состоит из химических элементов, которые представляют собой простые природные образования (например, водород, кислород, медь, алюминий). Соединения же различных элементов составляют сложные вещества (например, вода, кислота, окись меди и т. д.).

Всякий элемент состоит из очень маленьких частиц, обладающих свойствами данного элемента, — атомов, которые уже не могут быть разложены на более мелкие частицы химическим путем. Атомы различных элементов отличаются друг от друга атомным весом.

Мельчайшей частицей сложного вещества является, молекула, представляющая собой соединение атомов различных элементов. В молекулярном состоянии, когда два атома образуют одну молекулу, находятся газообразные элементы — водород, кислород и др. Атомы инертных газов — гелия, неона, аргона, криптона, ксенона — в молекулы не соединяются. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Число атомов у некоторых белковых веществ доходит до нескольких тысяч.

В свою очередь, атом сам является сложным образованием из элементарных частиц вещества, уже не обладающих свойствами данного химического элемента. В соответствии с современной электронной теорией строения вещества в атоме различают ядро и вращающиеся вокруг него электроны. Ядро атома состоит из нейтронов — частиц, не обладающих электрическим зарядом, и протонов — частиц, имеющих положительный заряд.

Таким образом, ядро обладает положительным зарядом. Вокругядра по разным орбитам вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Заряд протона численно равен заряду электрона, в то времякак масса электрона в 1836 раз меньше массы протона. Те электроны,которые вращаются на внутренних орбитах, прочно удерживаются ватоме, а электроны с внешних орбит могут легко покидать атом, находиться в свободном состоянии или присоединяться к другим атомам.Атом, потерявший один или несколько электронов, приобретает положительный заряд. Кроме нейтрона, электрона и протона, обнаружено еще более 100 элементарных частиц, но многим из них свойствен весьма малый срокжизни, измеряемый миллионными долями секунды. Свободные электроны могут быть выделены из вещества, если имсообщить некоторую дополнительную энергию, достаточную для того,чтобы преодолеть внутриатомные силы притяжения (например, нагреть или облучить вещество, подвергнуть его воздействию света или электрического поля и т. п.).

Свободные электроны во многом определяют электрические и химические качества вещества. Высокая электрическая проводимость металлов объясняется наличием большого числа свободных электронов. Направленное движениепотока свободных электронов вдоль металлического проводника называется электрическим током проводимости. Металлы и сплавы металлов, обладающие свободными электронами и вследствие этого электронной проводимостью, называются электрическими проводниками первого рода.

В электротехнике для изготовления проводников широко используют медь, алюминий, сталь. К проводникам второго рода относят жидкости, хорошо проводящие электрический ток. Это различные электролиты, например водные растворы серной кислоты H2S04, едкого натра NaOH,медного купороса CUSO₄ и т. д.

Во всяком электролите происходит распад молекул (диссоциация молекул) на составные части — разноименнозаряженные ионы и одновременно с этим идет процесс воссоединенияразноименных ионов (молизация) в нейтральные молекулы. Упорядоченное и направленное движение потока ионов в электролите под действием сил электрического поля называется ионным электрическим током. Вещества, которые практически не проводят электрического тока,называют изоляторами или диэлектриками. К ним относят стекло, фарфор, эбонит, каучук, слюду, минеральные масла,кристаллы солей и т. д.

Под действием сил электрического поля диэлектрик может поляризоваться, то есть электроны и ионы, находящиеся в связанном состоянии, ориентируются под действием поля, смещаясьна ничтожно малые расстояния, и создают свое электрическое поле. Эти связанные заряды не могут перемещаться, и их нельзя, например, отвести в землю. Однако созданное ими электрическое поле может воздействовать на конфигурацию внешнего поля, вызвавшего поляризацию.Вещества, которые по своим свойствам электрической проводимости занимают среднее положение между проводниками и изоляторами, называются полупроводниками. К ним принадлежат селен, кремний, германий, графит, карборунд, сернистые соединения и т. д. Их электрическая проводимость в большой степени зависит от рода примесей в основном материале полупроводника, от технологии его производства и внешних воздействий.

Свободные заряды в полупроводниках возникают под воздействием тепла, света, потока электронов и других видов энергии, получаемых от посторонних источников. В современной технике широко используются такие свойства полупроводников, как односторонняя электрическая проводимость (в полупроводниковых выпрямителях — диодах и триодах — на основе селена, германия, кремния и др.); изменение проводимости под действием электрического поля (в усилителях сигналов — триодах), освещения, облучения (в различных фоторезисторах), температуры (в термисторах и позисторах); появление электродвижущих сил при освещении, облучении, нагреве и других воздействиях (в фотоэлементах, термоэлементах и других приборах).

Газы в нормальном состоянии не проводят электрический ток, то есть являются диэлектриками. Однако при ионизации в результате отщепления электронов от нейтральных молекул газ становится электропроводным. Ионизация газа может быть вызвана, например, рентгеновскими, радиоактивными и ультрафиолетовыми лучами.