Le champ est l’espace dans lequel un corps électrisé est soumis à des forces ; la charge est la grandeur caractérisant l’électrisation d’un corps.

La loi de la gravitation est à l’origine de la notion de charge électrique. Deux masses s’attirent proportionnellement à leurs grandeurs et à l’inverse du carré de leur distance ; deux petits objets électrisés s’attirent ou se repoussent proportionnellement à l’inverse du carré de leur distance et à ce qu’il est convenu d’appeler leurs charges électriques. On peut comparer deux masses en comparant leur poids en un même lieu ; de même, le rapport de deux charges électriques est égal à celui des forces qu’elles subissent, en un même point, de la part d’autres objets électrisés. Ce rapport est partout le même. Il peut être négatif, puisqu’il existe deux électricités. Le signe absolu d’une charge est affaire de convention ; la tradition a établi comme positive celle que prend un métal frotté par un isolant ; en conséquence, l’électron a le signe moins, ce qui est peut-être regrettable.

Toute matière peut recevoir une charge électrique ; on interprète cela en disant qu’elle est constituée de protons (positifs) et d’électrons portant par nature une charge dont la valeur absolue est la même. L’électrisation traduit simplement un déséquilibre, une différence entre le nombre total de protons et celui d’électrons dans un volume donné.

L’unité naturelle de charge est celle d’une particule élémentaire ; l’unité officielle est le coulomb (C), qui vaut 6,284 × 10¹⁹ charges élémentaires. Pour deux charges ponctuelles, la force est
F = (1/4πε) (Q₁Q₂/R²),
F étant exprimée en newtons, Q₁ et Q₂ en coulombs, R en mètres et ε étant la permittivité du milieu qui sépare les charges.

Dans les expériences d’électrostatique, la charge mise en jeu est de l’ordre de 10⁻⁹ C par centimètre carré de surface électrisée ; des valeurs plus élevées ne peuvent être normalement réalisées, car le champ produit dépasserait la rigidité diélectrique de l’air.

La quantité de charge transportée par un courant dans un conducteur est beaucoup plus grande (1 A = 1 C/s), mais alors les charges en mouvement (électrons dans un métal, ions dans un électrolyte) sont sans cesse mêlées à des charges de signe opposé, immobiles ou non, de telle sorte que l’action sur l’air (ou l’isolant) ambiant est presque entièrement supprimée.

Le champ électrique en un point est la force subie en ce point par une charge unité quasi ponctuelle ; l’électron en donne une image excellente. On obtient un champ défini en établissant par un générateur une différence de potentiel entre deux conducteurs. S’il s’agit de plaques parallèles grandes par rapport à leur distance, le champ est uniforme. On mesure un champ en différence de potentiel par unité de longueur. L’unité officielle est le volt par mètre ; ce champ agirait sur une charge ponctuelle (imaginaire) d’un coulomb avec une force d’un newton :

Un champ existe partout où des charges peuvent agir ; il y a donc des champs extrêmement intenses à l’échelle moléculaire dans la matière et qui sont responsables de la plupart de ses propriétés (cohésion, structure, affinité chimique, action sur la lumière, etc.). À distance, un morceau de matière produit généralement un champ beaucoup plus faible par compensation entre les actions des particules élémentaires de signes opposés.

Dans un isolant (air, huile, plastiques) peuvent exister des champs importants (de 10⁶ à 10⁸ V/m) jusqu’à la limite (mal définie) correspondant à la rigidité diélectrique du milieu. Dans un conducteur ne peuvent exister que des champs très faibles, en raison de l’intensité des courants que de tels champs y produisent (cuivre, 0,01 V/m ; eau salée, 200 V/m).

Les lignes de champ sont tangentes au champ en chacun de leurs points ; elles partent des charges positives et se terminent sur les charges négatives.