Untuk memahami bagaimana listrik bekerja, kita harus mengetahui sesuatu soal atom dan bagaimana muatan listrik bergerak dari satu atom ke yang lainnya. Semua terbuat dari atom yang tergabung dalam kelompok yang disebut molekul dan molekul menyusun material. Atom sangat kecil dan jutaan bisa cukup di ujung sebuah pin.
Atom sendiri terbuat dari partikel yang lebih kecil lagi. Inti atom disebut nukleus tersusun dariproton dan neutron. Proton-proton dan neutron-neutron ini sangt kecil. Elektron yang ukurannya sekitar 1/1836 dari Proton dan Neutron, berputar di sekitar nukleus dalam orbit 3 dimensi atau kelopak. Jarak relatf dari orbit-orbit ini sedemikian rupa sehingga orbit luar memiliki radius sekitar
10.000 kali dari nukleus.
Proton membawa muatan listrik positif sementara elektron membawamuatan negatif. Muatan ini saling meniadakan saat jumlah proton sama dengan jumlah elektron dan muatan keseluruhan atom netral. Positif dan negatif saling tertarik sementara positif menolak positif lainnya dan negatif menolak negatif lainnya. Neutron di dalam nukelus tak memiliki muatan namun membantu menyusun sebagian besar atom. Proton positif di nukleus saling menolak, namun tertahan di tempatnya di dalam nukleus. Namun elektron negatif di dalam orbitny, memiliki lebih banyak ruang untuk bergerak dan akan memberi jarak untuk dirinya dengan jarak yang sama dari elektron lainnya.
Ada banyak teori tentang kenapa elektron berputar di sekitar nukleus. Elektron yang bermuatan negatif tertarik dengan proton yang bermuatan positif yang akan menarik elektron ke arah nukleus, namun kecepatan rotasi di sekitar nukleus melempar mereka menjauh dari inti. Bagian yang kontroversial adalah apa yang menyebabkan elektron terus berputar di sekeliling intinya. Karena partikel subatom berperilaku berbeda terhadap partikel lebih besar penjelasan paling umum adalah muatan listrik memberikan energi yang dibtuhkan untuk menjaga elektron bergerak.
Saat ini dipastikan ada 114 elemen berbeda yang menyusun semua zat yang kita ketahu, meski diyakini sebenarnya ada
118. Ini dimulai dari Hidrogen dengan nomor atom 1, Helium dengan
2, Karbon dengan 6 dan penghitungannya berlanjut hingga Ununquadium dengan 114.
Sebuah elemen adalah zat di mana semua atomnya identik dan ditentukan oleh jumlah proton di atom yang sama dengan nomor atomnya. Contohnya, setiap atom hidrogen memiliki satu proton dan satu elektron, tanpa neutron (Nomor Atom 1).
Setiap atom dari Helium punya dua proton, dua neutron dan dua elektron (Nomor Atom 2).
Setiap atom dari karbon punya enam proton, enam elektron, dan enam neutron(Nomor atom 6).Kesimpulannya, jumlah proton ditentukan elemen apakah itu.
Dengan menggabungkan elemen berbeda, atom terikat bersama untuk menyusun material berbeda.
 |
| Atom Carbon |
Sementara atom menjadi semakin rumit, jumlah elektron di sebuah orbit menjadi terlalu penuh, jadi orbit atau kelopak lain terbentuk dan elektron di dalam setiap orbit atau kelopak tetap
persis jaraknya dari nukleus. Kelopak/orbit terdekat ke nukleus bisa menahan dua elektron dan
kelopak selanjutnya bisa menahan
hingga delapan.
Karena ukuran orbitnya bertambah, maka jumlah elekton yang bisa dipertahankannya meningkat. Semakin besar nomor atomnya, semakin banyak kelopak/orbit yang dimilikinya (hingga 7 kelopak) dan itu menjadi semakin tebal. Namun, apapun atomnya,
kelopak/orbit luar akan berisi minimum 1 elektron dan maksimum 8.
Elektron di kelopak dalam yang terdekat ke nukleus memiliki gaya tarik yang kuat terhadap proton dan yang ada di bagian terluar kelopak adalah yang terlemah. Jika kelopa luar atau, seperti juga disebut Valensi kelopak memiliki maksimum 8 elektron, mereka saling mendukung dan memberi kelopak luar ini kekuatan. Sementara jumlah elektron di kelopak luar berkurang, elektron bisa didorong keluar dari orbitnya. Sebuah aya bisa diberikan untuk membuat elektron "bebas" ini pindah dari satu atom ke yang lain
dan perpindahan ini adalah listrik.
Konduktor yang bagus seperti tembaga
 |
| Tembaga (konduktor) |
1(Nomor Atom 29) memiliki sedikit elektron 18 di kelopak luar atau Valensi (hanya 1) yang 8 artinya elektron-elektron ini bisa dengan 2
mudah dibebaskan dari atom.
Insulator seperti argon
(Nomor Atom18) memiliki kelopak luar yang penuh (8 elektron) yang membuatnya jauh lebih sulit untuk melepaskan elektron. Argon adalah gas lembam yang digunakan di dalam
bola lampu, atau sebagai pelindung untuk las listrik.
Kesimpulannya, listrik adalah gerakan bebas elektron atau partikel yang bermuatan negatif. Material yang merupakan konduktor yang bagus akan meiliki sedikit elektron di kelopak/orbit luarnya dan material yang memiliki banyak elektron di kelopak luarnya akan menjadi insulator. Sementara jumlah elektron di kelopak luar atau Valensi meningkat, semakin banyak usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan elektron.
