Elektr haqida bilimlar paydo bo‘lishidan ancha oldin odamlar elektr baliqlarining xususiyatlarini bilishgan. Qadimgi Misrga oid , miloddan avvalgi 2750-yilga mansub matnlarda bu baliqlar «Nil momaqaldiroqchilari» deb atalgan va boshqa baliqlarning «himoyachilari» sifatida ta’riflangan. Ming yillar o‘tib, ular haqida qadimgi yunon, Rim va arab tabiatshunoslari hamda tabiblari ham yozishgan. Ayrim qadimgi mualliflar, jumladan, Katta Pliniy va Skriboniy Larg ushbu baliqlar hosil qiladigan elektr razryadlarining falajlovchi ta’siri haqida yozishgan; ular elektr laqqalari va elektr skatlari bunday razryadlarni hosil qilishi, shuningdek, razryadlar tok o‘tkazuvchi buyumlar bo‘ylab tarqalishi mumkinligini bilishgan. Podagra yoki bosh og‘rig‘idan aziyat chekkan bemorlarga kuchli razryad shifo beradi degan umidda elektr baliqlarga tegish tavsiya etilgan.

Qadimgi O‘rta yer dengizi mintaqasi madaniyatlarida qahrabodan yasalgan tayoqchalarni mushuk yungiga ishqalash orqali pat kabi yengil buyumlarni tortish mumkinligi ma’lum edi. Miletlik Fales taxminan miloddan avvalgi 600-yilda statik elektrga oid bir qancha kuzatuvlar olib borib, ishqalanish qahraboni magnitga aylantiradi, degan xulosaga kelgan. Bunda u ishqalanishni talab qilmaydigan magnetit kabi minerallardan farqini ko‘rsatgan. Fales tortilish magnit ta’siri tufayli yuz beradi deb yanglishgan, ammo keyinchalik fan magnetizm bilan elektr o‘rtasidagi bog‘liqlikni isbotladi.

Uzoq vaqt davomida elektr haqidagi bilimlar ana shunday qarashlardan nariga o‘tmadi. 1936-yilda topilgan Bag‘dod batareyasi deb ataluvchi buyum asosida qadimda ham galvanik elementlar ishlatilgan bo‘lishi mumkinligi haqidagi bahsli nazariya ilgari surilgan. Biroq ushbu arxeologik topilma haqiqatan ham elektr bilan bog‘liq bo‘lganmi — noma’lum.

1600-yilda Uilyam Gilbert elektr («qahraboga xos xususiyat», qadimgi yunoncha ἤλεκτρον: [elektron] — qahrabo) atamasini ilmiy muomalaga kiritdi. 1663-yilda esa Magdeburg burgomistri Otto fon Gerike metall sterjenga o‘rnatilgan oltingugurt sharidan iborat elektrostatik mashina yaratdi. Bu qurilma jismlarning nafaqat tortilishini, balki bir-birini itarishini ham kuzatish imkonini berdi. Isaak Nyuton elektr bo‘yicha dastlabki tadqiqotlarni olib borgan. Uning «Optika» kitobida bayon qilingan g‘oyalaridan biri, mohiyatan, elektr kuch maydoni nazariyasiga asos solgan.

1729-yilda ingliz Stiven Grey elektrni masofaga uzatish bo‘yicha tajribalar o‘tkazib, barcha materiallar elektrni bir xil o‘tkazmasligini aniqladi. 1733-yilda fransuz Sharl Dyufe elektrning ikki turi — shishasimon va smolasimon elektr mavjudligini aniqladi. Ular shishani ipak, smolani esa jun bilan ishqalash orqali namoyon bo‘lardi. 1745-yilda niderlandiyalik Piter van Mushenbruk dastlabki elektr kondensatorini — Leyden bankasini. Taxminan shu davrda atmosfera elektrini tadqiq qilgan rus olimlari — G. V. Rixman va M. V. Lomonosov.

Elektrning birinchi nazariyasini amerikalik Benjamin Franklin ishlab chiqdi. U elektrni «moddiy bo‘lmagan suyuqlik» — flyuid sifatida tasavvur qilgan («Elektrga oid tajribalar va kuzatishlar», 1747-yil). U musbat va manfiy zaryad tushunchalarini ham kiritgan, chaqmoq qaytargichni va shu orqali chaqmoqning elektr tabiatini isbotladi. 1785-yilda Kulon qonuni kashf etilgach, elektrni o‘rganish aniq fan darajasiga ko‘tarildi.

1775-yilda Xyu Uilyamson elektr ilonbaliqlari hosil qiladigan razryadlar ustida bir qator tajribalar o‘tkazdi. O‘sha yili jarroh Jon Xanter ilonbaliqlarning elektr razryadlarini yuzaga keltiruvchi elektr organlarini tasvirlab berdi. Keyinchalik, 1791-yilda italiyalik Galvani «Mushaklar harakatidagi elektr kuchlari haqida risola»ni nashr etib, unda hayvonlar mushaklarida elektr toki mavjudligini («hayvon elektri») tasvirladi. Galvanining kashfiyoti neyronlarda signallar elektr orqali uzatilishini isbotladi.

Alessandro Volta 1800-yilda ilk o‘zgarmas tok manbai — Volta ustunini, galvanik elementni ixtiro qildi. U tuzlangan suvga namlangan qog‘oz bilan ajratilgan rux va kumush doirachalardan iborat ustun edi. 1802-yilda Vasiliy Petrov Volta yoyini kashf etdi. Bu rus olimining kashfiyoti elektr lampochkasi yoki cho‘g‘lanma lampa tarixiga asos soldi.

1820-yilda daniyalik fizik Ersted tajriba yo‘li bilan elektromagnit o‘zaro ta’sirni aniqladi. U tokli zanjirni ulab-uzib, kompas strelkasi yaqinidagi o‘tkazgich ta’sirida tebranishini kuzatdi. Fransuz fizigi Amper 1821-yilda elektr va magnetizm o‘rtasidagi bog‘lanish faqat elektr toki mavjud bo‘lganda kuzatilishini, statik elektrda esa bunday bog‘lanish bo‘lmasligini aniqladi. Georg Om elektr zanjirlarini matematik tahlil qilib, tavsifladi va Om qonunini 1826-yilda keltirib chiqardi. Joul, Lens va Omning ishlari elektr haqidagi ilmiy bilimlarni kengaytirdi.

Oldingi tadqiqotchilardan Ersted va Amperga tayangan holda, Faradey muhim hodisa — elektromagnit induksiyani 1831-yilda kashf etdi va shu hodisa asosida dunyodagi ilk elektr generatorini yaratdi: g‘altakka magnitlangan o‘zakni kiritib, uning o‘ramlarida tok paydo bo‘lishini qayd etdi. Faradey elektroliz qonunlarini (1834) kashf etdi, elektr va magnit maydonlari tushunchalarini fanga kiritdi. Elektroliz hodisasini tahlil qilib, Faradey elektr kuchlarini qandaydir elektr suyuqliklari emas, balki atomlar — moddaning zarralari tashiydi, degan fikrga keldi. «Modda atomlariga qandaydir tarzda elektr kuchlari ato etilgan», — deb ta’kidlagan u. Faradeyning elektroliz bo‘yicha tadqiqotlari elektron nazariyaning shakllanishida muhim rol o‘ynadi. U dunyodagi birinchi elektr dvigatelini ham yaratdi — unda tokli sim magnit atrofida aylanardi.

Tadqiqotlarning eng yuksak natijasi elektromagnetizm sohasida britaniyalik (shotlandiyalik) fizik J. K. Maksvell tomonidan elektromagnit hodisalar nazariyasining ishlab chiqilishi bo‘ldi. U tenglamalarni 1873-yilda keltirib chiqardi. Bu tenglamalar maydonning elektr va magnit xususiyatlarini yagona tavsifda bog‘laydi.^:148.

XIX asr oxirida elektrotexnika sohasida katta taraqqiyotga erishildi. Aleksandr Bell, lord Kelvin, Tomas Edison, Nikola Tesla va ko‘plab boshqa olimlarning ishlari tufayli elektr ilmiy qiziqish obyektidan sanoat jamiyati uchun zarur vositaga aylandi. Rossiyada elektrdan foydalanish va elektr yoritish manbalarini yaratish sohasiga eng katta hissa qo‘shgan rus muhandislari Pavel Nikolayevich Yablochkov va Aleksandr Nikolayevich Lodigin hisoblanadi.

Lodigin uzoq tajribalardan so‘ng «Lodigin va kompaniya elektr yoritish shirkati»ni tashkil etib, 1873-yilda o‘z tizimida ishlab chiqilgan cho‘g‘lanma lampalarni namoyish etdi. Fanlar akademiyasi uning ixtirosi «foydali, muhim va yangi amaliy qo‘llanishlarga» yo‘l ochgani uchun Lodinga Lomonosov mukofotini berdi. Shu paytda Pavel Yablochkov o‘z lampasining loyihasini parallel ravishda ishlab chiqayotgan edi. 1876-yilda u «Yablochkov shami» deb nom olgan lampasiga patent oldi. Yablochkov shamining 1878-yilgi Parij ko‘rgazmasidagi katta muvaffaqiyatidan so‘ng, ko‘rgazmaga tashrif buyurgan ko‘plab rossiyaliklar tufayli unga Rossiyada ham qiziqish uyg‘ondi. Lodigin esa Rossiyada lampalarini ommaviy ishlab chiqarishga erisha olmadi. Amerikaga ketgach, o‘zi ixtiro qilgan lampochka Edison nomi bilan atalishini bildi. Ammo rus muhandisi o‘zining birinchiligini isbotlashga urinmadi, aksincha, ixtirosini takomillashtirishda davom etdi.

1880-yilda aka-uka Jak va Pyer Kyuri pyezoelektr hodisasini kashf etdilar. O‘sha yili D. A. Lachinov elektr energiyasini uzoq masofalarga uzatish shartlarini ko‘rsatib berdi. Gers tajriba yo‘li bilan elektromagnit to‘lqinlarni qayd etdi (1887-yil).

1897-yilda Jozef Tomson elektrning moddiy tashuvchisi — elektronni kashf etdi. Keyinchalik uning atom ichidagi o‘rnini Ernest Rezerford ko‘rsatib berdi.

XX asrda kvant elektrodinamikasi nazariyasi yaratildi. 1967-yilda elektrni o‘rganishda navbatdagi qadam qo‘yildi. S. Vaynberg, A. Salam va Sh. Gleshou yagona elektrokuchsiz o‘zaro ta’sir nazariyasini yaratdilar va buning uchun fizika bo‘yicha Nobel mukofotini 1979-yilda oldilar.

Elektr zaryadi — jismlarning xossasi bo‘lib, shu nomdagi fizik kattalik bilan miqdoran tavsiflanadi. U, avvalo, jismlarning o‘z atrofida elektr maydonini hosil qilish va shu maydon orqali boshqa zaryadlangan, ya’ni elektr zaryadiga ega jismlarga ta’sir ko‘rsatish qobiliyatida namoyon bo‘ladi.

Hozirgi qabul qilingan ta’rifga ko‘ra, elektronlarning zaryadi manfiy, protonlarning zaryadi esa musbat hisoblanadi. Ushbu zarralar kashf etilishidan oldin Benjamin Franklin ipak matoga ishqalangan shisha tayoqcha oladigan zaryadni musbat zaryad deb belgilagan. Ta’rifga ko‘ra, protonning zaryadi aniq 1,602176634⋅10⁻¹⁹ kulonga teng. Bu qiymat elementar zaryad deb ham ataladi. Elektronning zaryadi miqdoran teng, ishorasi esa manfiy, ya’ni −1,602176634⋅10⁻¹⁹ kulon.

Bir xil ishorali zaryadga ega jismlar bir-birini itaradi, qarama-qarshi ishorali zaryadlar esa tortadi. Bu o‘zaro ta’sir Kulon qonuni bilan ifodalanadi va elektr maydoni orqali amalga oshadi. Ikki jism o‘rtasidagi ta’sir kuchi ularning zaryadlari yig‘indisiga to‘g‘ri, ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir.^:35Ushbu ta’sir natijalaridan biri — zaryadning o‘tkazuvchi sirt (yoki hajm) bo‘ylab bir tekis taqsimlanishga intilishidir.

Hech bir jism elementar zaryaddan kichik zaryadga ega bo‘la olmaydi. Jismdagi zaryadning har qanday miqdori elementar zaryadga karrali bo‘ladi. Istisno tariqasida kvarklar — fundamental zarralar, ular adronlar (neytronlar, protonlar) tarkibiga kiradi va 1/3 e ga karrali kasr zaryadlarga ega. Zaryad faqat moddalarda emas, antimoddada ham mavjud: har bir antizarra tegishli zarrasining zaryadiga miqdoran teng, ammo ishorasi qarama-qarshi zaryadga ega.

Yopiq tizim zaryadlarining yig‘indisi doimo o‘zgarmaydi va unda kechayotgan jarayonlarga bog‘liq emas. Bu tamoyil elektr zaryadining saqlanish qonuni asosini tashkil qiladi. Shu bilan birga, tizim ichida zaryad jismlar orasida bevosita tegish yoki o‘tkazuvchi material (masalan, sim) orqali uzatilishi mumkin.^:2–5 Statik elektr atamasi aslida ma’lum jismda elektr zaryadining ortiqcha yoki yetishmayotganini anglatadi. Bu odatda turli materiallarning ishqalanishi natijasida zaryadning bir jismdan boshqasiga o‘tishi bilan yuz beradi.

Zaryadlangan jismlar elektromagnit o‘zaro ta’sirda qatnashadi. Bu to‘rtta fundamental o‘zaro ta’sirdan biri bo‘lib, nihoyatda kuchli va faqat kuchli yadroviy o‘zaro ta’sirdan zaifroqdir. Masalan, ikki elektron o‘rtasidagi elektromagnit itarilish ularning gravitatsion tortilishidan 10⁴² marta kuchliroq. Bunda gravitatsion tortilish juda zaifdir. Elektromagnit o‘zaro ta’sir amalda cheksiz uzoq masofalarga tarqaladi, biroq masofa ortgani sari kuchli susayadi.

Zaryadni bir necha usulda o‘lchash mumkin. Dastlabki asboblardan biri elektroskop (masalan, oltin folgali elektroskop) edi. U hozirgacha o‘quv namoyishlarida ishlatilsa-da, o‘lchashda elektron elektrometr bilan almashtirilgan^:2–5.

Elektr zaryadlangan zarrachalarning tartibli harakati elektr toki deyiladi. Uning jadalligi (tok kuchi), ya’ni vaqt birligida o‘tadigan zaryad miqdori odatda amperlarda o‘lchanadi. Elektr zaryadining har qanday harakati tok hisoblanadi. Eng ko‘p uchraydigani elektronlarning harakatidir (masalan, metall o‘tkazgichlarda). O‘tkazgichdagi zarralar juda kichik tezlikda (soniyasiga millimetrning ulushlaricha)^:17 harakatlansa-da, elektr maydoni va u yuzaga keltiradigan tokning tarqalish tezligi yorug‘lik tezligiga yaqin. Tok elektr o‘tkazgichlar deb ataladigan materiallardan o‘tishi mumkin.

Materialning tok o‘tkazish qobiliyati undagi erkin zaryad tashuvchilarning mavjudligiga bog‘liq. Masalan, metallar tarkibida o‘z atomlariga kuchsiz bog‘langan erkin elektronlar ko‘p bo‘lib, ular elektr maydoni ta’sirida o‘tkazgich bo‘ylab siljib, elektr tokini hosil qiladi. Elektrolitlarda, masalan, suvda elektr o‘tkazuvchanlik ionlar — zaryadlangan atomlar (masalan, suvdagi osh tuzi ionlari) mavjudligi bilan izohlanadi. Tokni o‘tkazmaydigan materiallar dielektriklar (yoki izolyatorlar) deyiladi.

Tarixan qabul qilingan kelishuvga ko‘ra, elektr toki musbat zaryaddan manfiy zaryadga, ya’ni katoddan anodga qarab yo‘nalgan deb olinadi. Bu shartli yo‘nalish o‘tkazgichdagi faraziy musbat zaryadli zarralarning harakatiga mos keladi. Manfiy zaryadlangan elektronlarning o‘tkazgichdagi harakat yo‘nalishi, ya’ni ko‘p hollarda haqiqiy elektronlar oqimi, «shartli» tok yo‘nalishiga qarama-qarshidir. Vaziyat va zaryad tashuvchilar ishorasiga qarab tok zarrachalarning bir yo‘nalishda yoki ikki yo‘nalishda bir vaqtda harakatlanishi natijasida yuzaga kelishi mumkin.

Texnikada elektr toki o‘zgarmas tok (DC) va o‘zgaruvchan tok (AC)ga bo‘linadi. Odatda batareyalar hosil qiladigan va ko‘pchilik elektron qurilmalar uchun zarur bo‘lgan o‘zgarmas tok musbat zaryaddan manfiy zaryadga bir yo‘nalishda oqadi. O‘zgaruvchan tokning yo‘nalishi uzluksiz o‘zgarib turadi; grafikda bu ko‘pincha sinusoidal to‘lqin ko‘rinishida bo‘ladi. O‘zgaruvchan tokning vaqt bo‘yicha o‘rtacha qiymati nolga teng bo‘lsa-da, u o‘tkazgich orqali energiya uzatadi. Elektr energiyasini uzoq masofaga uzatishda o‘zgaruvchan tok samaradorligi o‘zgarmas toknikidan doimo yuqoriroqdir.^:205-207O‘zgaruvchan tokni o‘zgarmasga aylantirish uchun to‘g‘rilagichlar, aksincha aylantirish uchun invertorlar.

Elektr maydoni tushunchasini Maykl Faradey fanga kiritgan. Elektr maydonini zaryadlangan jism o‘z atrofidagi fazoda hosil qiladi; maydon esa boshqa barcha zaryadlarga ta’sir ko‘rsatadi. Elektr maydon kuchlanganligi metrga volt (bu nyuton taqsim kulon bilan teng birlikdir)da o‘lchanadi. Uning ma’lum nuqtadagi qiymati shu nuqtadagi birlik zaryadga maydon ta’sir ko‘rsatadigan kuch bilan aniqlanadi. Elektr maydoni kuchni — vektor kattalikni tavsiflagani uchun o‘zi ham vektorli^:469–70 kattalik hisoblanadi. Elektr maydoni fazoda cheksiz uzoqqa cho‘ziladi, lekin uning kuchi manbagacha bo‘lgan masofaga teskari proporsional kamayadi.

Harakatsiz zaryadlarning maydonlarini o‘rganish elektrostatika deyiladi. Maydon yo‘nalishini ko‘rsatish uchun «kuch chiziqlari» ishlatiladi. Ular musbat zaryadlardan boshlanib, manfiy zaryadlarda tugaydi, o‘tkazgichga to‘g‘ri burchak ostida kiradi va hech qachon kesishmaydi. Kuch chiziqlari maydonga joylashtirilgan musbat zaryadning harakatlanishga intilish yo‘lini ko‘rsatadi. Ammo ular faqat tasavvuriy tushuncha bo‘lib, fizik jihatdan mavjud emas.^:479.

Har bir muhit bardosh bera oladigan maydon kuchlanganligining chegarasi bor. Chegaradan oshilganda elektr teshilishi yuz beradi. Havo uchun bu chegara santimetriga taxminan 30 kilovolt. Eng keng tarqalgan elektr teshilishi — chaqmoq bo‘lib, u Yer atmosferasida yuz beradi. Momaqaldiroqli bo‘ron paytida havo oqimlari bulutlardagi zaryadlarni ajratadi: yomg‘ir buluti manfiy, uning tepasidagi muz kristallari joylashgan soha esa musbat zaryadlanadi. Potensiallar farqi 1000 megavoltga yetishi mumkin. Bu qiymat chegaraviy kuchlanganlikdan oshganda, elektr teshilishi yuz beradi, uning bir qismi yerga yetib, chaqmoq sifatida namoyon bo‘ladi.^:201-202.

Elektr maydon kuchlanganligi yaqin atrofdagi o‘tkazgichlarga kuchli bog‘liq bo‘lib, ayniqsa, uchi o‘tkir o‘tkazgichlar yaqinida katta bo‘ladi. Bu tamoyildan chaqmoq qaytargichlarda foydalaniladi. Maydonning yuqori kuchlanganligi chaqmoq qaytargich uchida toj razryadini yuzaga keltiradi. Shu sababli binoda zaryadlar yig‘ilib qolmaydi va odatda chaqmoq sodir bo‘lmaydi. Chaqmoq qaytargichga chaqmoq urgan taqdirda ham (bu juda kam uchraydi), zaryad yerga ulash tizimi orqali yerga o‘tib, zarar yetkazmaydi.

Elektr potensiali tushunchasi elektr maydoni tushunchasi bilan chambarchas bog‘liq. O‘zgarmas yoki vaqt o‘tishi bilan juda sekin o‘zgaradigan elektr va magnit maydonlarning alohida holatida ( elektrostatika holatida) elektr potensiali elektrostatik potensial deb ataladi. Elektr maydoni zaryadlarga kuch bilan ta’sir qilgani uchun maydonning muayyan nuqtasiga zaryadni olib borishda bu kuchni yengishga ish bajarish kerak. Istalgan nuqtadagi elektrostatik potensial birlik zaryadni cheksiz uzoqlikdan shu nuqtaga sekin ko‘chirish uchun zarur energiya sifatida aniqlanadi. U odatda voltlarda o‘lchanadi. Bir volt — bir kulon zaryadni cheksiz uzoqlikdan shu nuqtaga keltirish uchun bir joul ish bajarish talab etiladigan potensialdir. Potensialning bu rasmiy ta’rifi amaliy jihatdan kam qo‘llanadi. Amaliyotda elektr kuchlanishi tushunchasi foydaliroq bo‘lib, ikki belgilangan nuqta orasida birlik zaryadni ko‘chirish uchun kerak bo‘ladigan energiyani anglatadi.

Elektr maydoni konservativ maydondir. Bu zaryadning o‘tish yo‘liga bog‘liq bo‘lmasligini, ikki nuqta orasidagi barcha yo‘llarda bir xil energiya sarflanishini bildiradi. Shunday qilib, har qanday ikki nuqta orasidagi potensiallar farqining yagona qiymatini aniqlash mumkin.^:494–98.

Amaliy maqsadda potensiallarni o‘lchash va taqqoslash uchun umumiy sanoq nuqtasini tanlash foydalidir. Bunday nuqta cheksizlik bo‘lishi mumkin, ammo Yerning o‘zi qulayroq sanoq nuqtasidir, chunki uning potensiali hamma joyda bir xil deb hisoblanadi. Elektr zanjirini Yer bilan ulash yerga ulash deb ataladi. Amalda Yer teng miqdordagi musbat va manfiy zaryadlarning «cheksiz» manbai hisoblanadi. Shu sababli u elektr jihatdan neytral bo‘lib, uni zaryadlash mumkin emas deb qaraladi.

Elektr potensiali — skalyar kattalik. Ya’ni u faqat son qiymatiga ega, yo‘nalishga ega emas. Zaryadlangan jism atrofida potensiali teng bo‘lgan nuqtalarni birlashtiruvchi chiziqlarni chizish mumkin. Ular ekvipotensial chiziqlar deb ataladi va barcha kuch chiziqlarini to‘g‘ri burchak ostida kesib o‘tadi. Bundan tashqari, ular o‘tkazgich sirtiga parallel bo‘lishi kerak, aks holda sirt bo‘ylab zaryad tashuvchilarni harakatlantirib, potensialni tenglashtiradigan kuch paydo bo‘lardi.

Elektr maydoni avvalroq birlik zaryadga ta’sir qiluvchi kuch sifatida ta’riflandi. Potensial tushunchasi esa muqobil, qulay va teng kuchli ta’rifni beradi: elektr maydoni — elektr potensialining mahalliy gradiyenti . Odatda metrga volt bilan ifodalanadigan maydon vektorining yo‘nalishi potensial eng tez o‘zgaradigan, ya’ni ekvipotensial sirtlar eng yaqin joylashgan yo‘nalish orqali aniqlanadi.^:60.

Olim Erstedning 1821-yilda elektr toki o‘tayotgan o‘tkazgich atrofida magnit maydoni mavjudligini kashf etishi elektr va magnetizm o‘rtasidagi bevosita bog‘liqlikni ko‘rsatdi. Tokli sim yonidagi kompas strelkasiga ta’sir etuvchi kuch uni simga tomon yoki undan uzoqqa emas, simga perpendikulyar yo‘nalishda burardi.^:370Bu kuch tok yo‘nalishiga ham bog‘liq edi: oqim yo‘nalishi o‘zgarganda kuchning yo‘nalishi ham o‘zgarardi.

Ersted bu ta’sir o‘zaro ekanini payqadi: tok magnitga kuch bilan ta’sir qiladi, magnit maydoni esa tokka ta’sir etadi. Bu hodisani Amper yanada chuqur o‘rganib, parallel joylashgan ikki tokli sim bir-biriga kuch bilan ta’sir etishini aniqladi. Tok bir xil yo‘nalishda o‘tsa, simlar tortishadi; qarama-qarshi yo‘nalishda o‘tsa, bir-birini itaradi (Amper qonuni).

Magnit maydonlar bilan toklar o‘rtasidagi bog‘lanish juda muhim bo‘lib, u Maykl Faradey elektr dvigatelini 1821-yilda ixtiro qilishiga sabab bo‘ldi. Unipolyar dvigatel Faradeyning ixtirosi bo‘lib, unda doimiy magnit simobli idishga joylashtirilgan edi. Tok magnit ustida sharnirga osilib, simobga botirilgan sim orqali o‘tkazilgan. Magnit simga kuch bilan ta’sir etib, tok o‘tib turgan paytda simni magnit atrofida aylantirgan.

Faradeyning 1831-yildagi tajribalari magnit maydoniga perpendikulyar harakatlanayotgan sim uchlarida potensiallar farqi hosil bo‘lishini ko‘rsatdi. Elektromagnit induksiya deb ataladigan bu jarayonning keyingi tahlili unga Faradeyning elektromagnit induksiya qonunini ta’riflash imkonini berdi. Unga ko‘ra, elektr yurituvchi kuch yopiq zanjirdan o‘tuvchi magnit oqimining o‘zgarish tezligiga proporsionaldir. Shu kashfiyot asosida Faradey 1831-yilda ilk elektr generatorini yaratdi. U aylanuvchi mis diskning mexanik energiyasini elektr energiyasiga aylantirgan. Faradey diski samarasiz va amaliy generator sifatida yaroqsiz bo‘lsa ham, magnetizm orqali elektr energiyasi ishlab chiqarish mumkinligini isbotlagan. Keyinchalik Faradey izlanishlarini davom ettirgan olimlar ushbu kashfiyotdan foydalanganlar.

Elektr zanjiri — elektr komponentlarining biror foydali vazifani bajarish uchun elektr toki yopiq kontur bo‘ylab oqadigan tarzda o‘zaro ulanishidir.

Elektr zanjiri komponentlari turli xil bo‘lishi mumkin. Masalan, rezistorlar, kondensatorlar, kalitlar, transformatorlar va boshqa elektron komponentlar shular jumlasidandir. Elektr zanjirlarida faol komponentlar, odatda, yarimo‘tkazgichlar bo‘ladi. Ular ko‘pincha nochiziqli xususiyatga ega bo‘lib, murakkab tahlilni talab qiladi. Eng sodda elektr komponentlari passiv va chiziqli deyiladi: ular energiyani vaqtincha to‘plashi mumkin, ammo o‘z energiya manbaiga ega emas va tashqi ta’sirga chiziqli javob qaytaradi.^:15–16.

Rezistor, aslida, elektr zanjiridagi eng oddiy passiv elementdir. U o‘zidan o‘tayotgan tokka qarshilik ko‘rsatib, tok energiyasini issiqlik sifatida tarqatadi. Elektr qarshiligi o‘tkazgich ichidagi zaryadlar harakati natijasida yuzaga keladi. Masalan, metallarda qarshilik asosan elektronlarning kristall panjara ionlari bilan to‘qnashuvi tufayli yuzaga keladi. Om qonuni — elektr zanjirlari nazariyasining asosiy qonunidir. Unga ko‘ra, zanjir qismidagi tok kuchi kuchlanishga to‘g‘ri, qarshilikka esa teskari proporsionaldir. Ko‘pchilik materiallarning qarshiligi muayyan harorat va tok diapazonida deyarli o‘zgarmaydi. Om — qarshilik birligi bo‘lib, Georg Om sharafiga nomlangan va yunoncha Ω harfi bilan belgilanadi. Bir om — bir amper tok o‘tayotganda bir volt kuchlanish yuzaga keltiradigan qarshilikdir.^:30–35.

Kondensator — zaryadni va shu tufayli vujudga kelgan maydondagi elektr energiyasini to‘play oladigan qurilma. U ingichka dielektrik qatlam bilan ajratilgan ikkita o‘tkazuvchi plastinadan iborat. Kondensator dastlab tokni o‘tkazadi, lekin zaryad yig‘ilib borgani sari tok kamayib, oxirida nolga tushadi. Zaryadlanish vaqtida zaryad ikki plastina o‘rtasida taqsimlanadi. Manba uzilganida to‘plangan zaryad ma’lum vaqt teskari yo‘nalishda oqib, tok hosil qiladi va kondensatorni zaryadsizlantiradi. Kondensatorlar o‘zgarmas tokka to‘sqinlik qiladi, ammo o‘zgaruvchan tokni o‘tkazadi. Elektr sig‘imining o‘lchov birligi farad bo‘lib, Maykl Faradey sharafiga nomlangan va F belgisi bilan ifodalanadi. Bir farad — bir kulon zaryad to‘planganda bir volt kuchlanish hosil qiladigan sig‘imdir.^:216–20.

Induktivlik g‘altagi — odatda sim o‘ramidan iborat o‘tkazgich bo‘lib, undan tok o‘tganda magnit maydonida energiya to‘playdi. Tok o‘zgarganda maydon ham o‘zgaradi va o‘tkazgich uchlari o‘rtasida kuchlanish induksiyalanadi. Bu kuchlanish tokning vaqt bo‘yicha o‘zgarish tezligiga proporsional. Proporsionallik koeffitsiyenti induktivlik deb ataladi. Uning birligi genri bo‘lib, Jozef Genri — Maykl Faradeyning zamondoshi sharafiga nomlangan. Bir genri — tok soniyasiga bir amper tezlikda o‘zgarganida bir volt kuchlanish hosil qiladigan induktivlikdir. G‘altakning xususiyati ayrim jihatlardan kondensatornikiga qarama-qarshi: o‘zgarmas tokni erkin o‘tkazadi, o‘zgaruvchan tokka esa qarshilik qiladi.^:226–29.

Elektr quvvati — elektr zanjiri orqali elektr energiyasining uzatilish tezligi. Xalqaro birliklar tizimida (SI) quvvatning birligi vatt bo‘lib, soniyasiga bir joulga teng.

Elektr quvvati ham mexanik quvvat kabi ish bajarilish tezligi bo‘lib, P yoki N harfi bilan belgilanadi. Kuchlanish V bo‘lganda I tok hosil qiladigan elektr quvvati vattlarda quyidagicha aniqlanadi:

${\displaystyle P=I\cdot V.}$

Elektr energiyasi korxonalar va xonadonlarga, odatda, elektr energetika sohasi tomonidan yetkazib beriladi. Elektr energiyasi odatda kilovatt-soat hisobida sotiladi (bir kilovatt-soat 3,6 MJ ga teng). Kilovatt-soat kilovattdagi quvvat bilan soatdagi ish vaqti ko‘paytmasidir. Energiya kompaniyalari iste’molchiga yetkazilgan jami energiyani hisoblovchi elektr hisoblagichlardan foydalanadi. Qazilma yoqilg‘ilardan farqli ravishda elektr past entropiyali energiya shakli bo‘lib, uni harakatga yoki energiyaning boshqa ko‘plab turlariga yuqori samaradorlik bilan aylantirish mumkin.

Elektronika faol elektr komponentlari, jumladan yarimo‘tkazgichlar, tranzistorlar, diodlar, datchiklar va integral sxemalar hamda ular bilan bog‘liq passiv ulanish texnologiyalaridan tashkil topgan elektr zanjirlarini o‘rganadi.^{:1–5, 71}Faol komponentlarning nochiziqli xususiyati va elektronlar oqimini boshqara olishi elementlarning raqamli almashlab ulanishini (kommutatsiyasini)^:75) ta’minlaydi. Elektronika axborotga ishlov berish, telekommunikatsiya va signallarga ishlov berish sohalarida keng qo‘llanadi. Bosma platalar kabi o‘zaro ulash texnologiyalari, elektron komponentlarni korpuslash va aloqa infratuzilmasining boshqa shakllari zanjirlarning ishlashini ta’minlaydi hamda turli komponentlarni yagona ishlaydigan tizimga birlashtiradi.

Hozirgi elektron qurilmalarning aksariyati elektronlarni boshqarish uchun yarimo‘tkazgich komponentlardan foydalanadi. Yarimo‘tkazgichlar ishlashining asosiy tamoyillari qattiq jism fizikasida o‘rganiladi, amaliy masalalar uchun elektron sxemalarni loyihalash va yaratish esa elektronika sohasiga kiradi.

Elektron qurilmalarda tranzistor keng qo‘llanadi. U XX asrning eng muhim ixtirolaridan biri va barcha zamonaviy sxemalarning asosiy elementidir. Murakkab integral sxema maydoni atigi bir necha kvadrat santimetr bo‘lishiga qaramay, milliardlab kichik tranzistorlarni sig‘dira oladi.

Olimlar — Faradey va Amper — o‘z izlanishlarida vaqt bo‘yicha o‘zgaruvchi magnit maydoni elektr maydonini, vaqt bo‘yicha o‘zgaruvchi elektr maydoni esa magnit maydonini hosil qilishini ko‘rsatdilar. Demak, maydonlardan biri o‘zgarsa, ikkinchisi ham induksiyalanadi. Bunday o‘zgarishlar elektromagnit to‘lqindir. Elektromagnit to‘lqinlarni Jeyms Klark Maksvell 1864-yilda nazariy jihatdan tahlil qildi. Maksvell elektr maydoni, magnit maydoni, elektr zaryadi va elektr toki o‘rtasidagi bog‘liqlikni bir ma’noda ifodalaydigan tenglamalar tizimini yaratdi. U, shuningdek, bunday to‘lqin vakuumda yorug‘lik tezligida tarqalishini va demak, yorug‘likning o‘zi ham elektromagnit nurlanish shakli ekanini isbotladi. Maksvell tenglamalari yorug‘lik, maydonlar va zaryadni yagona tavsifda birlashtirgani uchun nazariy fizikaning eng muhim yutuqlaridan biridir.^:696–700.

Ko‘plab tadqiqotchilarning ishlari tufayli elektronika signallarni yuqori chastotali tebranuvchi toklarga aylantirish imkonini berdi. Maxsus shakldagi o‘tkazgichlar yordamida bunday signallarni radioto‘lqinlar orqali juda uzoq masofalarga uzatish va qabul qilish mumkin bo‘ldi.

Inson va hayvonlarning asab tizimida kechadigan jarayonlar uchun hujayra membranasining natriy ionlarini o‘tkazish qobiliyati hujayra ichidagi muhit potensialiga bog‘liqligi hal qiluvchi ahamiyatga ega. Hujayra membranasidagi kuchlanish oshgach, natriy kanali taxminan 0,1—1,0 ms davomida ochiladi. Bu kuchlanishning keskin ko‘tarilishiga olib keladi, shundan so‘ng membrana potensiallar farqi yana dastlabki qiymatiga qaytadi. Bu jarayon harakat potensiali (yoki asab impulsi) deb ataladi. Inson va hayvonlarning asab tizimida axborot bir hujayradan boshqasiga taxminan 1 ms davom etuvchi asab impulslari orqali uzatiladi. Asab tolasi elektrolit bilan to‘lgan silindrga o‘xshaydi. Membrananing natriy ionlariga o‘tkazuvchanligi qisqa muddatga ortishi tufayli qo‘zg‘alish signali amplitudasi kamaymasdan uzatiladi.

Ayrim organizmlar, masalan, akulalar elektr maydonlaridagi o‘zgarishlarni aniqlash va ularga javob qaytarish qobiliyatiga ega. Bu qobiliyat elektroretsepsiya deyiladi. Elektrogen deb ataladigan boshqa organizmlar esa kuchlanishni mustaqil hosil qilib, uni ov qilish yoki himoyalanish quroli sifatida ishlata oladi. Bular — turli turkumlarga mansub elektr baliqlari .

Janubiy Amerikada yashovchi elektr ilonbalig‘i gimnotsimonlar turkumiga mansub bo‘lib, o‘zgartirilgan mushak hujayralari — kuchlanishi 500 voltgacha yetadigan elektr razryadlari yordamida o‘ljani topishi yoki karaxt qilishi mumkin. Bu hujayralar elektr organlari deb ataladi. Elektr skatining razryad quvvati 500 Vt ga yetishi mumkin. Akulalar, minogalar va ayrim laqqasimon baliqlar o‘ljani izlashda elektrdan foydalanadi. Baliqlarning elektr organlari soniyasiga bir necha yuz gers chastotada ishlaydi va bir necha volt kuchlanish hosil qiladi. Suvdagi jismlar elektr maydonini buzadi. Baliqlar bu buzilishlarni sezib, loyqa suvda ham oson yo‘l topadi.

Inson tanasiga berilgan kuchlanish to‘qimalarda elektr toki hosil qiladi. Kuchlanish qanchalik katta bo‘lsa, tok ham shunchalik kuchli bo‘ladi (garchi bog‘liqlik to‘liq chiziqli bo‘lmasa ham). Tokni sezish chegarasi kuchlanish chastotasi va tok o‘tadigan yo‘lga bog‘liq bo‘lib, tarmoq elektrida taxminan 0,1 mA dan 1 mA gacha. Ayrim sharoitlarda hatto bir mikroamperlik tok ham «elektrovibratsiya» (tegish paytida rezinaga o‘xshash sezgi) sifatida sezilishi mumkin.

Tok yetarlicha kuchli bo‘lsa, beixtiyor mushaklarning qisqarishi, yurak fibrillyatsiyasi va to‘qimalarning kuyishini keltirib chiqaradi. O‘tkazgichda kuchlanish borligini ko‘rsatadigan yaqqol belgi bo‘lmagani elektrni ayniqsa xavfli qiladi. Tok urishidan kelib chiqadigan og‘riq juda kuchli bo‘lishi mumkin, shu sababli elektr ba’zan qiynoqqa solish vositasi sifatida ishlatilgan. Elektr toki urishidan o‘ldirish — elektr stulida qatl etish — AQShning ayrim shtatlarida hali ham sud jazosi turi sifatida qo‘llanadi, ammo XX asr oxiriga kelib bunday amaliyot juda kam uchraydigan bo‘lib qoldi.

Dastlabki tajribalar antik davrga borib taqaladi. Masalan, Falesning qahrabo tayoqchalari bilan o‘tkazgan tajribalari aslida elektr energiyasini hosil qilishni o‘rganishga ilk urinishlar edi. Bu usul triboelektrik effekt deb ataladi. U yengil buyumlarni tortish va uchqun chiqarish imkonini bersa-da, juda samarasizdir. Amalda ishlaydigan elektr manbai faqat 1800-yilda, birinchi elektr hosil qiluvchi qurilma — Volta ustuni ixtiro qilingandan keyin paydo bo‘ldi. U va uning zamonaviy turi bo‘lgan elektr batareyasi elektr tokini kimyoviy usulda hosil qiladigan manbalardir. Ularning ishlashi elektrolitdagi moddalarning o‘zaro ta’siriga asoslanadi. Batareya elektr energiyasini kerakli paytda olish imkonini beradi. Bu turli sharoitlarga mos, keng tarqalgan va ko‘p funksiyali quvvat manbai, lekin energiya zaxirasi cheklangan. Zaxira tugagach, batareyani almashtirish yoki qayta zaryadlash kerak. Katta miqdordagi energiyaga ehtiyojni qondirish uchun elektr doimiy ravishda ishlab chiqarilib, elektr uzatish liniyalari orqali yetkazilishi zarur.

Odatda elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun qazilma yoqilg‘i yoqilishi, yadro reaksiyalarining energiyasi yoki havo va suv oqimlari kuchi yordamida ishlaydigan elektromexanik generatorlar qo‘llanadi. Zamonaviy bug‘ turbinasi Ch. Parsons tomonidan 1884-yilda ixtiro qilingan va turli issiqlik manbalaridan foydalanib, elektr energiyasini hosil qilishning asosiy vositalaridan biriga aylangan. Hozirgi generatorlar Faradeyning unipolyar diskli generatoriga o‘xshamaydi. U 1831-yilda yaratilgan bo‘lsa-da, zamonaviy qurilmalarning asosida Faradey kashf etgan elektromagnit induksiya tamoyili — yopiq konturdan o‘tuvchi magnit oqimi o‘zgarganda elektr toki hosil bo‘lishi hodisasi yotadi. XIX asr oxirlariga kelib transformator ixtiro qilindi va u elektr energiyasini yuqoriroq kuchlanish hamda kichikroq tok kuchi bilan ancha samarali uzatish imkonini berdi. Energiya uzatish samaradorligining oshishi elektrni markazlashgan elektr stansiyalarida ishlab chiqarish va keyin uni uzoq masofalardagi yakuniy iste’molchilarga yetkazishni iqtisodiy jihatdan foydali qildi.

Elektr energiyasini butun mamlakat ehtiyojini qoplaydigan miqdorda saqlash qiyin bo‘lgani uchun muvozanatni ta’minlash, ya’ni aynan iste’mol qilinayotgan miqdorda elektr ishlab chiqarish zarur. Buning uchun energetika kompaniyalari yuklamani aniq prognoz qilishi va stansiyalar ishlab chiqarishini doimiy muvofiqlashtirishi kerak. Favqulodda muammolar yoki energiya yo‘qotilishi yuz berganda yordam berish uchun quvvatning bir qismi zaxirada saqlanib, elektr tarmoqlarini himoyalashga xizmat qiladi.

Mamlakat iqtisodiyoti rivojlanib, modernizatsiyalashgan sari elektr energiyasiga talab tez oshadi. Xususan, AQShda bu ko‘rsatkich yiliga 12 % bo‘lib, XX asrning dastlabki uchdan birida davom etgan. XXI asr boshida ham shunga o‘xshash o‘sish Xitoy va Hindiston kabi tez rivojlanayotgan iqtisodiyotlarda kuzatildi. Tarixan elektrga talabning o‘sishi boshqa energiya tashuvchilarga bo‘lgan talabdan tezroq kechgan. Elektr ishlab chiqarishning atrof-muhitga ta’siri haqidagi xavotirlar qayta tiklanuvchi manbalar, ayniqsa shamol va suv energiyasidan elektr ishlab chiqarishga e’tiborni kuchaytirdi.

Elektrdan foydalanish energiyani uzatishning juda qulay usulini ta’minlaydi. Shu bois elektr kundan kunga kengayib borayotgan ko‘plab amaliy sohalarga joriy etilgan. Elektrning ommaviy qo‘llanilishidagi dastlabki yo‘nalishlardan biri yoritish bo‘lgan; buning uchun sharoit cho‘g‘lanma lampa 1870-yillarda ixtiro qilingach yuzaga keldi. Dastlabki cho‘g‘lanma lampa ichidan havosi chiqarib tashlangan, ko‘mir sterjenli yopiq idish edi. Elektrlashtirish muayyan xavflarga ega bo‘lsa-da, ochiq olovni elektr yoritgichlarga almashtirish turmush va ishlab chiqarishdagi yong‘inlar sonini sezilarli kamaytirdi.

Umuman olganda, XIX asrdan boshlab elektr zamonaviy sivilizatsiya hayotiga chuqur kirib bordi. Elektr nafaqat yoritishda, balki axborot uzatishda (telegraf, telefon, radio, televideniye), mexanizmlarni harakatga keltirishda (elektr dvigatel), xususan, transportda (tramvay, metro, trolleybus, elektr poyezdi) hamda maishiy texnikada (dazmol, oshxona kombayni, kir yuvish mashinasi, idish yuvish mashinasi) qo‘llanadi. Shuningdek, elektr materiallarni olish (elektroliz), ularga ishlov berish (elektr payvandlash, parmalash, kesish) va musiqa yaratishda (elektr gitara).

Elektr ishlab chiqarish uchun elektr generatorlari bilan jihozlangan elektr stansiyalari yaratilgan, energiyani saqlash uchun esa akkumulyatorlar va elektr batareyalari ishlab chiqilgan.

Joul — Lens qonuni elektr tokining issiqlik ta’siriga asoslanib, binolarni elektr orqali isitish imkonini beradi. Bunday usul ko‘p qirrali va boshqarish uchun ma’lum darajada qulay bo‘lsa-da, ortiqcha resurs talab qilishi mumkin, chunki unda ishlatiladigan elektrni hosil qilish uchun elektr stansiyasida avval issiqlik ishlab chiqarilgan. Ba’zi davlatlarda, masalan, Daniyada yangi uylarda elektr bilan isitish vositalaridan foydalanishni cheklovchi yoki butunlay taqiqlovchi qonunlar qabul qilingan. Ayni vaqtda elektr sovitish uchun qulay energiya manbai bo‘lib, unga bo‘lgan talabning tez o‘sayotgan yo‘nalishlaridan biri — havoni konditsiyalash sohasi hisoblanadi.

Quyidagi ma’lumotlarni Jahon banki keltiradi:

• 2015-yilda dunyoda bir milliarddan ortiq odam xonadonida elektrdan foydalanmasdan yashagan. Taxminan 3 milliard kishi ovqat tayyorlash va uyini isitish uchun kerosin, o‘tin, yog‘och ko‘miri hamda go‘ngdan foydalangan.
• 2024-yil holatiga ko‘ra, elektr energiyasidan foydalanish imkoniyati dunyo aholisining taxminan 91,9  foizida mavjud edi.