Mindannyiunkat rengeteg különféle eszköz és azokon alapuló teljes rendszer vesz körül, amelyek működésük során ilyen vagy olyan módon áramot fogyasztanak. Az elektromos áram fogalmát azért vezették be, hogy bizonyos legyen a lefolyásának leírása világosság, amelyet a hidrodinamikával való közvetlen analógia célzott kialakítása révén értek el folyadékáramlás.
A villamos energiával kapcsolatos ismeretek felhalmozásával bebizonyosodott, hogy az elektromos áram áramlása elsősorban egy elektromágneses tér mozgása vezetőképes közeg mentén, amely a sebességtől nem túl eltérő sebességgel történik Sveta. Ebben az esetben a mező egy nagyobb potenciállal rendelkező pontról egy alacsonyabb potenciállal rendelkező pont irányába mozog, azaz a klasszikus séma szerint plusztól mínuszig.
A folyamatot kísérő tényleges töltéshordozók mozgása is megtörténik, de érezhetően alacsonyabb sebességgel. Különböző anyagokban különböző irányokban zajlik.
A töltéshordozók fajtái
Ismeretes, hogy a töltéshordozók pozitívra és negatívra oszlanak. A negatív töltéseket elektronok és ionok birtokolják, az ionok a pozitív töltés hordozói között vannak túlsúlyban. A negatív töltések magasabb, míg a pozitív töltések alacsonyabb potenciál felé mozognak. És mindkét esetben elektromos áram keletkezik a környezetben.
Klasszikus kétértelműség jelenik meg, amelyet a szokásos megállapodás megszüntet. A posztulátum szintjén feltételezzük, hogy az áram mindig pluszból mínuszba áramlik, függetlenül a töltések típusától.
A töltések mozgása a fémekben
A legtöbb fém olyan hőmérsékleten, amely gyakorlatilag fontos az elektromos és vezetékes kommunikációs technológia számára, szilárd állapotban van, és nincsenek ionok.
Ennek eredményeként a szilárdan vezető anyagok áramát a vezetőképesség elektronikus típusa, azaz szabad elektronok (1. ábra), amelyek átveszik a töltéshordozók funkcióit, az áramlás folyamatában az áramlás irányával ellentétes irányban mozognak, 2. kép
A fémekben lévő elektronokat egy elektromos mező könnyedén elszakítja pályájukról, amely mentén potenciálkülönbség hiányában az atomok körül forognak. Így jelentéktelen potenciálkülönbség mellett nagyszámú töltéshordozó képződik, azaz a fémek viszonylag alacsony elektromos ellenállással rendelkeznek.
Töltések mozgása félvezetőkben
A félvezetők szobahőmérsékleten vezetőképességüknél észrevehetően alacsonyabbak a fémeknél. Az ebbe a csoportba tartozó anyagok n-típusú és p-típusú félvezetőkre vannak felosztva. Az n típusú félvezetők normál állapotban elektronfelesleggel rendelkeznek, amikor a p típusba jutnak, akkor nyilvánul meg elektronhiány, de a maradék viszonylag könnyen átjut az atomok egyik megengedett helyzetéből a egy másik. Ez utóbbi egyenértékű a pozitív töltések mozgásával.
A félvezetők egyik jellemzője, hogy vezetőképességük a hőmérséklet emelkedésével hirtelen növekszik: az atomokkal való gyenge kötés miatt, ahogy emelkedik, a meg nem kötött elektronok száma jelentősen megváltozik.
Így a félvezetőkben a töltések mozgásának iránya egybeeshet az áram áramlásának irányával (p-típus), és ellentétes lehet vele (n-típusú).
A töltések mozgása folyadékokban és gázokban
A folyadékok és gázok sajátossága, hogy az ionok töltéshordozók bennük. Lehetnek pozitívak (kationok) vagy negatívak (anionok), 3. ábra. Ennek megfelelően, ha a negatív kationok túlsúlyban vannak, akkor az „áram ellenében”, míg a pozitív kationok az áram mentén mozognak.