Електричний струм - це
впорядкована (спрямований) рух електрично заряджених частинок або заряджених макроскопічних тел. За напрямок струму беруть напрямок руху позитивно заряджених частинок; якщо струм створюється негативно зарядженими частинками (наприклад, електронами), то напрям струму вважають протилежним напрямку руху частинок.
Розрізняють Е. т. Провідності, пов'язаний з рухом заряджених частинок щодо тієї чи іншої середовища (т. Е. Усередині макроскопічних тіл), і Конвекційний ток - рух макроскопічних заряджених тіл як цілого (наприклад, заряджених крапель дощу).
Про наявність Е. т. В провідниках можна судити по тих діях, які він виробляє: нагріванню провідників, зміни їх хімічного складу, створення магнітного поля. Магнітна дія струму проявляється у всіх без винятку провідників; в надпровідниках (Див. Надпровідники) не відбувається виділення теплоти, а хімічна дія струму спостерігається переважно в електролітах (Див. Електроліти). Магнітне поле породжується не тільки струмом провідності або конвекційним струмом, але і змінним електричним полем в діелектриках і вакуумі. Величину, пропорційну швидкості зміни електричного поля в часі, Дж. К. Максвелл назвав струмом зсуву (Див. Струм зміщення). Струм зміщення входить в Максвелла рівняння на рівних правах з струмом, обумовленим рухом зарядів. Тому повний Е. т. Дорівнює сумі струму провідності і струму зміщення, може бути визначений як величина, від якої залежить інтенсивність магнітного поля.
Кількісно Е. т. Характеризується скалярною величиною - силою струму (Див. Сила струму) 1 і векторною величиною - щільністю електричного струму (Див. Щільність електричного струму) j. При рівномірному розподілі щільності струму по перетину провідника сила струму
де qo - заряд частинки, n - концентрація частинок (число частинок в одиниці об'єму), - середня швидкість направленого руху часток, S - площа поперечного перерізу провідника.
Для виникнення і існування Е. т. Необхідна наявність вільних заряджених частинок (т. Е. Позитивно або негативно заряджених частинок, не пов'язаних в єдину електрично нейтральну систему) і сили, що створює і підтримує їх впорядкований рух. Зазвичай силою, що викликає такий рух, є сила з боку електричного поля усередині провідника, яке визначається електричною напругою (Див. Електрична напруга) на кінцях провідника. Якщо напруга не змінюється в часі, то в провіднику встановлюється Постійний струм, якщо міняється, - Змінний струм.
Найважливішою характеристикою провідника є залежність сили струму від напруги - Вольтамперная характеристика. Вона має найпростіший вид для металевих провідників і електролітів: сила струму прямо пропорційна напрузі (Ома закон).
Залежно від здатності речовин проводити Е. т. Вони діляться на Провідники. Діелектрики і напівпровідники. У провідниках є дуже багато вільних заряджених частинок, а в діелектриках - дуже мало. Тому сила струму в діелектриках украй мала навіть при великій напрузі, і вони служать хорошими Ізолятор ами. Проміжну групу складають напівпровідники.
В металах вільними зарядженими частинками - носіями струму є електрони провідності, концентрація яких практично не залежить від температури і складає 10 22 -10 23 см -3. Їх сукупність можна розглядати як «електронний газ». Електронний газ в металах знаходиться в стані виродження (див. Вироджений газ), т. Е. В ньому чітко проявляються квантові властивості. Квантова теорія металів (див. Тверде тіло) пояснює залежність електричного опору металів від температури (лінійне збільшення із зростанням температури) і пряму пропорційність між силою струму і напругою (див. Метали).
В електролітах Е. т. Обумовлений направленим рухом позитивних і негативних іонів. Іони утворюються в електролітах в результаті електролітичноїдисоціації (Див. Електролітична дисоціація). З ростом температури число молекул розчиненої речовини, що розпадаються на іони, збільшується і опір електролітів падає. При проходженні струму через електроліт іони підходять до електродів і нейтралізуються. Маса виділився на електродах речовини визначається законами електролізу Фарадея.
Гази з нейтральних молекул є діелектриками. Е. т. Проводять лише іонізованниє гази - Плазма. Носіями струму в плазмі служать позитивні і негативні іони (як в електролітах) і вільні електрони (як в металах). Іони і вільні електрони утворюються в газі в результаті сильного нагрівання або зовнішніх впливів (ультрафіолетового випромінювання (Див. Ультрафіолетове випромінювання), рентгенівських променів (Див. Рентгенівські промені), при зіткненнях швидких електронів з нейтральними атомами або молекулами і т. Д .; см. іонізація).
Е. т. В електровакуумних приладах (електронних лампах, електронно-променевих трубках і т. Д.) Створюється потоками електронів, що випускаються нагрітим електродом - катодом (див. Термоелектронна емісія). Електрони прискорюються електричним полем і досягають іншого електроду - анода.
У напівпровідниках носіями струму є електрони і дірки (Див. Дірка).
Літ .: Тамм І. Е. Основи теорії електрики, 9 видавництво. М. 1976, гл. 3, 6; Калашников С. Г. Електрика, 4 видавництва. М. тисяча дев'ятсот сімдесят сім (Загальний курс фізики), гл. 6, 14-16, 18.