直流機
直流機には，直流電源から電力供給を受けながら回転する直流電動機と，逆に外から動力を受けながら直流電源に電力を供給する直流発電機の２つがある．基本的に両者の構造や物理的原理の間に大きな違いはないので，直流電動機の仕組みをよく理解すれば，自動的に発電動作時の物理にも精通できることだろう．その上で本サイトでは，主に直流電動機の解説を以て直流機の物理に触れていくことにする．
同期機
同期機は現代の電力系統を支えるもっとも重要な電気機械の一つである．ほとんどすべての大型発電所は同期発電機を用いており，また同期電動機は非常に大型なものが多く，例えば揚水時のポンプも同期電動機である．このように電力系統の大枠は同期機によって支えられていると言っても過言ではなく，電力システム全体の性質を語る上で同期機の深い理解は必要不可欠となる．ここでは同期電動機・発電機の中で起きている電磁気学的な現象の理解をベースに，その特性を物理原理からしっかり解説することを目指した．
誘導機
ここでは誘導電動機・発電機の動作原理とその特性の解析手法について，その物理的背景までしっかり掘り下げて紹介していく．誘導電動機はインバータ制御技術の普及も相まって，今やもっともポピュラーなモータであると言える．特にかご形誘導電動機はその構造の単純さや堅牢さ，保守性の良さなどからこれからより多くの機器に採用されていくことだろう．また誘導発電機については，小水力や風力発電などにおいて適用されており，これからの再生可能エネルギーの本格導入を思えば，これらの理解は決して避けて通れないものとなるだろう．
電熱機器
ここでは現代における電力需要機器において，動力機器（1位）・照明機器（2位）に次いで3番目に電力を消費している電熱機器について，それぞれの電熱手法ごとの物理的原理から特徴までを解説している．電熱機器が電力系統から見てどのような電気的な特性を持っているのかを知ることも，電力系統工学上も非常に重要なので最後の項で紹介することとしよう．
照明機器
今や街にあふれ，日常生活を営む上でも絶対に欠かすことができない照明機器について，その物理的な原理から実際の照明機器の種類や特徴などの基礎知識をまとめている．それぞれの光源の特徴や照明計算の理論などを学べば，それぞれの環境にもっとも適した照明機器を，最適の場所に最適な数だけ配置する計画を練ることもできるようになるだろう．
送電線
送電線とは血流でいうところの血管である．送電線は単なる導線であればなんでもよいわけでは決してなく，送電線が電力系統全体の特性を決定づける場合も十分考えられるので，その電気的特性を熟知することは電気技術者の基本的素養と言ってよい．また後半においては，電力を効率的に運ぶために送電線はどうあればよいのか．そして電力系統が安全かつ安定的に運用されるために送電線にはどのような工夫が必要なのか，という点についても，物理的な根拠も明快に示しつつ説明していく．
変圧器
長距離送電を実現する上でもっとも重要になるのが高圧送電技術である．そして高圧送電を達成する上で必ず必要になる電気機器が，変圧器である．変圧器は交流電圧を自由に上げたり下げたりできる機器であり，発電所から各家庭に電力が運ばれるまでにいくつもの変圧器を経てやってくる．変圧器は送電線と共に電力系統の骨格を形成しており，その電気的特性を追跡するには変圧器の仕組みや特性を十分に理解しておく必要がある．ここでは変圧器の基本的な仕組みから特性までを，理論的にも曖昧さを残さずに解説していく．
保護機器
変圧器と送電線は電力系統の骨組みであるが，これだけで送電が開始できると考えるのは誤りである．鳥獣接触や落雷などの異常事態においても大規模停電に至らずに事故による影響範囲と時間を最小限に抑えるためには，事故を迅速に検出し，事故が起きた区間を送電網からいち早く切り離すという操作が不可欠となる．それは数サイクル以内（0.1秒オーダー）で完了しなければ系統にとって致命的なので，これらの操作はすべて自動で行われる．ここではこれらの系統保護を達成しているメンバーである継電器・遮断器・開閉器・避雷器などについて，その理論もしっかり押さえつつ説明をしていく．
調相設備
安定した交流電圧を供給する上で必要不可欠なのが，調相設備である．電力系統は有効電力を届けることが本質的な目的であるが，そのためには無効電力の流れも緻密に調節される必要がある．必要な無効電力と有効電力の両方がしっかりと安定供給できて初めて一定電圧の安定的な電源と呼べるのである．調相機のタイプやその動作原理などはパワエレの記事で詳説しているので，ここでは電力系統全体から見た調相設備の働きを理論的に解説していく．
コンバータ・インバータ
コンバータは順変換器とも呼ばれ，交流を直流に変換する半導体装置であり，インバータは逆変換器とも呼ばれ，直流を交流に変換する半導体装置である．これらが実用化する以前は，電動発電機と呼ばれる機械により交流から直流，またはその逆の変換を実現しており，効率が悪く装置が大がかりで，発生できる周波数なども限界があった．一方コンバータやインバータ技術を用いると，直流・交流問わず様々な電源からあらゆる周波数・電圧の交流を自由に生成することができる．ここではコンバータ・インバータの構造や動作原理，諸特性などについて理論的かつ明快な説明をしていく．
直流昇圧・降圧
直流電源から異なる電圧の直流を生成する際も半導体技術が活躍する．半導体スイッチが実現する以前は，ここも電動発電機という回転機により異なる直流電圧を生成していたが，効率が悪く装置も大がかりであった．一方DC/DCコンバータを用いれば大変効率的かつ自由に直流電圧を上げたり下げたりすることができる．ここではいくつかのDC/DCコンバータの構造を題材に，その動作原理や特性などについて考察していく．
電圧調整装置
電力系統は有効電力を届けることが本質的な目的であるが，そのためには無効電力の流れも緻密に調節される必要がある．必要な無効電力と有効電力の両方がしっかりと安定供給できて初めて一定電圧の安定的な電源と呼べるのである．ここでは無効電力の供給量をきめ細やかに調節できる無効電力制御装置が，半導体技術を用いてどのように達成されているのか，代表的な構造いくつかを題材にして説明していく．
火力発電
火力発電は、世界で一番の供給電力量を誇る発電方式であり、再生可能エネルギー電力の変動を迅速に 補償するための電源としても重要な役割を果たしている。火力発電と言えば、化石燃料を燃やしCO2を大量に放出する 前時代的な電源として見られがちだが、バイオマス発電などのカーボンニュートラルな電源も、また地熱発電も 基本的には熱エネルギーで蒸気タービンを回すという火力発電システムそのものであり、火力発電の技術は 今後の省エネ電源の開発にとって重要な意味を持ち続けることは間違いない。 ここでは熱力学などのおさらいもしながら、火力発電技術の基本を明快に説明していこう。
水力発電
水力発電は、我が国で実用化されている再生可能エネルギー電源の中では群を抜いて最大の電源である。 また、水力発電の特徴として比較的高速に始動・停止が可能であるため、電力系統を安定化させる上で担う役割も大きい。 さらに揚水力発電においては、余剰電力を水の位置エネルギーに変換することで事実上の蓄電が可能であり、 変動の激しい他の再生可能エネルギー電力が増大していくことを鑑みるに、この蓄電機能の重要性がますます 高まることは論を待たない。 ここではこれら水力発電の基本に触れるとともに、この電源が電力系統に対して持ついくつかの重要な性質について、 明快な説明を与えていく。
