所有物质都是由原子组成的，原子包括正电荷与负电荷（质子和电子）。每一个带电粒子周围都形成一个电场，能够对其他电荷施加作用力。质子周围形成正电场，电子周围形成负电场。电场力对电子和质子是相同的，其量级为1.602*10-19库伦的基本单位。库伦为电荷的单位，其测量（在某些电路中）来自于电流的测量---一库伦电荷等于一秒钟传输一安培电流（为了刻度它，一库伦电荷为每秒通过120W灯炮的电量）。如果一库伦质子置于一库伦电子一米之外，将会产生8.988*109牛的吸引力（库伦定律决定），相当于地球表面大概一百万吨的重力（同样，两库伦的质子或电子间存在相同大小的斥力）。就是这种电荷间较大作用力在电路中发挥作用。
一个或多个质子周围的正电场将会对其他质子产生斥力，对其他电子产生引力。既然电场可以使电荷移动，那么实际上它就对电子做了一定量的功，也就是说存在势能。电场对单位电荷贡献的能量为焦耳每库仑，常称为电压。对我们来说，电压经常被认为是“电子驱动力”，可以使电荷移动。电源就是一种在局部含有不稳定电子的材料，其一端（负极）聚集着电子，另一端（正极）聚集着与电子相对应的空穴。电源的电势以伏为单位，由其储存的电荷，负极和正极间的距离，材料之间的势垒以及其它因素决定。一些电源（例如小电池）输出小于1V，而有些（像发电站）可以输出万V电压。通常，大到9V-12V的电源可以被认为对人是安全的（至少表皮要完整）。在我们的实验中，我们不会接触超过5V的电压。
电子携带着最小的负电荷量，即使最微小的物质也包含数十亿个电子。在大多数材料中，电子被牢牢的束缚在正电荷的质子周围，我们称它们为绝缘体。另外一些材料（比如金属）电子可以随意的从一个原子到另一个原子，而这些材料就称为导体。电子在导体中的移动就称为电流，以安培为单位。如果电压跨接在导体上，电子会从电源负极移至正极。所有的材料，甚至是导体，都会对电流的流动产生阻抗。电阻的大小决定了电流的大小，电阻越大，电流越小。根据定义，导体电阻只有非常小的阻抗，所以电压不能直接跨接在导体两端，这是因为如果这样的话会产生巨大的电流，从而就会损坏电源或导体本身。还有一种称为电阻的电子器件常用来与导体串联，从而限制了电流大小。
1825年左右，Georg Ohm通过一系列的实验验证了电压、电流和电阻间的一个基本关系：电压（V）等于电流（I）乘以电阻（R），或者V=I•R.这条电学中最基本的方程表明当三个量中的两个量知道时，第三个可以求出。
电阻以欧姆为单位，符号Ω。根据欧姆定律，一伏电压加在一欧姆的电阻上将会产生一安培的电流（一秒钟电阻中将会通过一库伦电荷。）同样，3.3V加在3.3欧姆的电阻上将会产生一安培的电流。在右面的示意图中，正极和负极两端的连接线表示的是导体，其阻抗可以忽略不计。这样，电源电压加在电阻两端-电阻左端3.3V，右端为GND。当电流通过电阻时，流经电源和电阻材料上的电子会发生碰撞，这些碰撞导致电子失去它们的势能并且这些失去的势能以热能的形式耗散掉。就像在一些物理系统中我们定义能量的时耗为功率一样，在电路中，功率以W为单位，定义为（电压乘以电流）或P=VI。在任一给定的时间内，在电路上传输的能量会使电阻发热。电阻传输的能量越多，它就会越热。对给定的电压，一个小值电阻允许较多的电流通过（参见欧姆定律），因此也会有较多的能量以热量形式耗散（电阻将会发热）。电路中总共消耗的能量为功率和时间乘积，单位为瓦每秒，或是焦。这样，在上面的电路中，功率为P=3.3V*1A，或3.3W，每秒3.3W*1s或3.3J的能量散发掉了。
