富蘭克林為電做了「定性」的解釋，並且標注電有「正極」和「負極」的分辨，在他之後有許多與電相關的研究，並且嘗試驗證電荷之間有作用力，且與距離有相關，就像萬有引力一般。這個規律由「庫倫」的實驗得到驗證。庫倫經由實驗歸納岀兩個電荷q、q'之間的作用力與距離的平方 r 成反比：
(1)
式(1)為一數學方程式，為「庫侖定律」做了明確而典型的表達，若以口述的方式敘述為：「兩個電荷q、q'之間的作用力等於兩者電荷數值相乘，再除以距離的平方，再乘以庫倫常數ke」。
庫侖定律確認了電的定量方法，並且以「庫倫」(Q) 作為電荷的單位。基於庫侖定律延伸可定義「電場」的概念：
(2)
也就是說，空間中一個電荷 q 的存在隱含了一個場 E ，以 q 為中心，在距離中心 r 處另一個電荷 q' 所受的力為：
(3)
式(1)、式(2)都不算太複雜，通常我們可用紙筆做一些簡單的計算。然而在實際應用上，往往需要計算更複雜的情形，例如圖1，紅色與黑色的球體分別代表正、負電荷，這樣的一對電荷也稱為「電偶極矩」。經過一番計算，可以畫出代表電場方向的「電力線」，也就是圖中的紅色線條。電力線有兩個涵義：1. 電場的方向由正電荷射出，並且以負電荷為終點。2. 電力線的密集程度可表達電場的強度，密度越高的區域 ( 面 ) 電場越強，而通過該區域的電力線數稱為電通量Φ。
圖1
實務上，如圖 1之計算並不算輕鬆，此時便可借助電腦的輔助，由軟體或是「程式語言」進行計算與繪圖，也就是「電腦輔助設計」。
繼續閱讀課程概要