手电筒的应用极其广泛的， 例如它可以帮肋人们在背光的环境下阅读，也可以用于发送编码后的信息，这只是其中最显见的两个功能。普通的家用手电筒，还可以作为科普照教育中的重要道 具，引导人们走进神秘的电的世界。
电是一种神奇的现象，尽管已经被普遍地应用到各个域中，但当人类自豪地宣称已经理解了电的工作机制时，真实情况是，关于电仍存在着大量的未解之谜。但是在本书中恐怕我们无论如何都得仔细钻研一下电学了，幸好，我们只需要一点基本概念就可以理解电在计算机中的工作原理。
手电筒无疑是大多数家庭里最简单的家用电器。拆开一个标准的手电筒，你会发现里面是一对电池、一个灯泡、一个开关，一些金属片， 还有一个可以容纳这些元件的塑料外壳。
你只需要电池和灯炮就可以来做一个简单的手电筒了， 当然，你还需要一些短的绝缘导线（末端剥去绝缘皮），此外你还必须把这些元件连接起来，如下图所示。
注意，在上图的右边， 我们可以看到两个断开的线头，那就是开关，假设这两两个电池没有问题，灯泡也没有烧坏，让这两个线头到相接触，就可以点亮灯泡。
刚刚完成的就是一个简单的电路。首先要注意的是，一个电路就是一个环路。只有从电池到导线，再到灯泡和开关，然后再通过导线回到电池的整个回路是连通的，灯泡才能被点亮。电路中出现任何的中断都将使灯泡无法正常发光。开关的作用就是控制这个断开的过程。
电路这种环状回路的特性说明电路中有某种东西在循环流动，或许有些像水流过水管那样。“水和水管”这个比喻经常被用来解释电流的工作原理，但是这种模型就如同所有其他的类比一样最终也无法自圆其说。在茫茫宇宙中，电不同于任何其他的事物，我们必须用它的术语来解释它。
研究电流工作原理的、最主要的科学理论叫做“电子理论”(electron theroy),这套理论认为电流是由电子的运动产生的。
众所周知，所有的物质——我们所能看到和感知到的物质——（通常情况下）都是由叫做原子（atom）的极其微小的东西组成的。每一个原子又由三种粒子构成：它们分别是中子（neutron）、质子（proton）和电子（electron）。 你可以把原子的结构画成一个小太阳系，其中中子和质子被束缚在原子核内，而电子则围绕着原子核旋转，犹如行星围绕太阳系旋转一样。
我要提醒大家的是，如果你能搞到一个放大倍数很大的显微镜足以看清原子结构的时候，你会发现这张图与原子实际的样子并不一样。但是我们可以把它当做一个研究模型，方便我们进行一些探讨。
上图所表示的原子包含有3个电子、3个质子和4个中子，这表明它是一个锂原子。锂是112种已知元素之一，这些元素都有一个1到112之间的特定原子序列（atomic number）。 原子序数表明了这种元素一个原子核中所含的质子数，（通常）同时也是一个原子所含的电子数。锂的原子数是3.
原子之间可以通过化学的方式结合形成分子（molcules）。分子的性质通常与组成它的原子大相径庭。例如，水是由水分子组成的，每个水分子由两个氢原子和一个氧原子（即H2O）构成。很明显，水跟氢气和氧气是截然不同的。同样，食盐的分子是由钠原子和氯原子构成的，显然这两种东西都没有办法让我人们炸薯条变得更加可口。
氢、氧、钠和氯都是元素。水和盐是化合物（compound）。 不过盐水是混合物（mixtre）而不是化合物，因为水和盐都各自保留着它们自己的性质。
一个原子中电子的数目一般情况下与质子数目相同。但是在某些情况下，电子可能从原子中脱离。这就是电流产生的原因。
电子（electron）和电（electricity）这两个单词都是起源于古希腊文“ηλεκτρον（elektron）”,关于这个词，你可能会猜测它是表示“微小而无形的东西”之类的意思。
但是事实并非如此——ηλεκτρον 的意思是“琥珀(amber)”,它是树的汁液硬化后变成的一种玻璃固体。这两种风马牛不相及的东西会被联系到一起的原因源于古希腊人所进行的实验，他们曾经通过琥珀摩擦羊毛。