Урок 4. Поняття про електричний струм.

Електри́чний струм (англ. electric current) — упорядкований, спрямований рух електрично заряджених частинок у просторі.

Рухомі заряди, які створюють електричний струм, називають носіями струму: у металах це електрони, у напівпровідниках — електрони та дірки, в електролітах — позитивно та негативно заряджені йони, в іонізованих газах — йони й електрони.

Упорядкований рух носіїв струму в електропровідному середовищі під дією електричного поля називають струмом провідності. Якщо рух зарядів відбувається разом з тілом, на якому вони знаходяться, то такий струм називають конвекційним. Прикладом конвекційних струмів є струми, які виникають при падінні заряджених краплин води в атмосфері під дією сили тяжіння. Короткочасні електричні струми виникають також у діелектриках внаслідок зміщення зв'язаних електричних зарядів під дією зовнішнього електричного поля. Такі струми називають струмами поляризації.

За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металевих провідниках є протилежним до напрямку руху електронів.

Атмосферна електрика — електрика, що міститься у повітрі. Уперше вказав на присутність електрики у повітрі та пояснив причину грому і блискавки Бенджамін Франклін. У подальшому було встановлено, що електрика накопичується у скупченнях пари у верхніх шарах атмосфери. Напруженість електрики хмар стає досить сильною лише тоді, коли пара хмар згущується до дощових крапель, доказом чого може служити те, що розрядів блискавок не буває без дощу, снігу або граду в місці спостереження. Розділення зарядів всередині грозової хмари відбувається завдяки конвективним потокам, що переносять наелектризованих через тертя крапель води.

Рух зарядів під дією сил електричного поля формує в атмосфері вертикальний струм провідності із середньою густиною, що становить близько (2÷3)·10⁻¹² А/м². Повний струм, що протікає на всю поверхню Землі, при цьому може складати приблизно 1800 А^[3].

Блискавка є природним проявом іскрового електричного розряду. Встановлено електричну природу полярного сяйва. Вогні святого Ельма — природний прояв коронного електричного розряду.

Досить відчутною є дія статичної електрики, коли звичайні предмети (вовняний светр або дверцята автомобіля) раптом починають «бити струмом». Накопичення нерухомих зарядів призводить до виникнення статичної електрики. Звичайно, іскри від людини не такі потужні, як блискавки. Ми відчуваємо легкі уколи. Потужності такого заряду не вистачить, щоб предмети світилися, але її достатньо, щоб вивести з ладу мікросхему. Так, в сухому приміщенні, між тілом людини і навколишніми предметами різниця потенціалів може досягати 20000 В і приводити до іскрових розрядів.

Біоструми — рух іонів і електронів, відіграють важливу роль в усіх процесах життєзабезпечення організмів. Біоелектричні потенціали, що виникають при цьому, існують як на внутріклітинному рівні, так і в окремих частинах тіла та органах живих організмів.

Передавання нервових імпульсів відбувається за допомогою електрохімічних сигналів. Деякі тварини здатні накопичувати електричний потенціал у кілька сотень вольт і використовують це для самозахисту. (електричний скат генерує струм силою до 30 А при напрузі 50…200 В, електричний вугор — генерує розряд зі струмом 0,1…1,0 А напругою 300…650 В).