任意の媒体 (金属内の電子など) に自由電荷キャリアがある場合、それらは静止しておらず、無秩序に移動します。しかし、電子を一定の方向に規則正しく動かすことは可能です。このような荷電粒子の方向性運動は電流と呼ばれます。
電流の発生方法
2 つの導体を取り、そのうちの 1 つが負に帯電し (電子を追加)、もう 1 つが正に帯電 (電子の一部を奪う) すると、電界が発生します。両方の電極を導体で接続すると、電場は、電気力ベクトルの方向に従って、電界強度ベクトルの方向とは反対の方向に電子を移動させます。負に帯電した粒子は、過剰な電極から不足している電極に移動します。
電子が移動するために、第 2 電極に正電荷を与える必要はありません。主なことは、最初の電極の負電荷がより高くなければならないということです。両方の導体を負に帯電させることも可能ですが、一方の導体が他方よりも大きく帯電している必要があります。この場合、電流を引き起こす電位差について話します。
水のアナロジーと同様に、水で満たされた 2 つの容器を異なるレベルに接続すると、水の流れが発生します。その頭はレベルの違いに依存します。
興味深いことに、電場の影響下での電子の無秩序な動きは一般に保存されますが、電荷キャリアの質量の全体的な動きベクトルは方向性になります。運動の「カオス」成分の速度は毎秒数十キロメートル、場合によっては数百キロメートルですが、有向成分の速度は毎分数ミリメートルです。しかし、衝撃 (導体の長さに沿って電子が動き出すとき) は光速で伝播するため、電流は 3*10 の速度で移動すると言われています。8 メートル/秒
上記の実験では、負に帯電した導体が過剰な電子を使い果たし、両方の極でそれらの数が釣り合うまで、導体内の電流は短時間存在します。この時間は短く、ほんの一瞬です。
最初に負に帯電した電極に戻り、キャリアに過剰な電荷を生成することは、電子をマイナスからプラスに移動させたのと同じ電場では許可されません。したがって、電界の力に逆らって作用する第三者の力が存在する必要があります。水の例えでは、水の連続的な流れを作成するために、水を最上部に戻すポンプが必要です。
電流の方向
電流の向きはプラスからマイナス、つまりプラスに帯電した粒子の向きと電子の動きが逆になるようにします。これは、電流の現象がその性質が説明されるよりもはるかに早く発見されたという事実によるものであり、電流はこの方向に流れると信じられていました。その時までに、この主題に関する多数の記事やその他の文献が蓄積され、概念、定義、および法律が登場しました。すでに公開されている膨大な量の資料を修正しないために、電子の流れに逆らって電流の方向をとっただけです。
電流が常に同じ方向に (強さが変化しても) 流れる場合、それは呼ばれます。 定電流.その方向が変わる場合、私たちは交流について話しています。実際のアプリケーションでは、方向は正弦波などの法則に従って変化します。電流の方向が変わらず、定期的にゼロに減少し、最大値に増加する場合、（さまざまな形式の）パルス電流について話しています。
回路内の電流を維持するための前提条件
閉回路に電流が存在するための 3 つの条件は上記で導き出されました。それらはより詳細に検討する必要があります。
フリーチャージキャリア
電流が存在するための最初の必要条件は、自由電荷キャリアの存在です。電荷はキャリアとは別に存在しないため、電荷を運ぶことができる粒子を考慮する必要があります。
金属や同様の導電率を持つ他の物質 (グラファイトなど) では、これらは自由電子です。それらは原子核と弱く相互作用し、原子を離れて導体内を比較的自由に移動できます。
また、自由電子は半導体の電荷キャリアとして機能しますが、場合によっては、このクラスの固体の「正孔」伝導性について話します (「電子」ではなく)。この概念は、物理的なプロセスを説明するためにのみ必要です。実際、半導体の電流は電子の動きと同じです。電子が原子から離れられない物質は 誘電体.電流は発生しません。
液体では、正イオンと負イオンが電荷を持っています。ここでは、電解質である液体を意味します。例えば塩を溶かした水。水自体は電気的には完全に中性ですが、固体や液体はそれにさらされると溶解および解離 (崩壊) し、正イオンと負イオンを形成します。また、溶融金属（水銀など）では、同じ電子が電荷キャリアです。
ガスは基本的に誘電体です。それらには自由電子はありません-ガスは中性の原子と分子で構成されています。しかし、ガスがイオン化されている場合、物質の第 4 の集合状態であるプラズマについて話します。電流も流れます。それは、電子とイオンの有向運動から生じます。
電流は真空中でも流れることができます (これは、たとえば電子管の基礎となっている原理です)。これには電子またはイオンが必要です。
電界
自由電荷担体が存在するにもかかわらず、ほとんどの媒体は電気的に中性です。これは、負の粒子 (電子) と正の粒子 (陽子) が等間隔に配置されており、それらの場が互いに打ち消し合うためです。フィールドが発生するには、電荷が領域に集中する必要があります。電子が 1 つの (負) 電極の領域に集中している場合、反対側 (正) の電極にはそれらがなく、電界が発生し、電荷キャリアに作用する力が生じ、電荷キャリアが移動します。
電荷キャリアのサードパーティの力
3 番目の条件は、静電界の方向と反対の方向に電荷を運ぶ力がなければならないということです。この外力は起電力と呼ばれます。その起源は異なる場合があります。
電気化学的性質
この場合、EMFは電気化学反応の結果として発生します。反応は不可逆的である可能性があります。その一例が、よく知られている電池であるガルバニ電池です。試薬が使い果たされると、EMF はゼロに減少し、バッテリーは「シャットダウン」します。
他のケースでは、反応は可逆的です。たとえば、バッテリーでは、EMF も電気化学反応の結果として発生します。しかし、それらが完了すると、プロセスを再開できます-外部電流の作用下で、反応は逆の順序で進行し、バッテリーは再び電流を供給する準備が整います.
光電性
この場合、EMF は、半導体構造のプロセスに対する可視、紫外、または赤外放射の影響によって引き起こされます。このような力は、フォトセル (「太陽電池」) で発生します。外部回路における光の作用により、電流が発生します。
熱電性
2 つの異なる導体をはんだ付けして接合点を加熱すると、熱接点 (導体の接合点) と冷接点 (導体の両端) の間の温度差により、回路に EMF が発生します。導体。このようにして、電流を生成できるだけでなく、 温度を測る 発生するEMFを測定することによって。
圧電性。
特定のソリッドが圧迫されたり変形したりすると発生します。電気ライターはこの原理で動作します。
電磁的性質。
工業的に電気を生成する最も一般的な方法は、DC または AC 発電機を使用することです。 DC マシンでは、枠状のアーマチュアが磁場内で回転し、その力線と交差します。これにより、回転子の速度と磁束に依存する EMF が発生します。実際には、直列に接続された多くのフレームを形成する多数のコイルのアーマチュアが使用されます。それらで発生するEMFは一緒に追加されます。
 オルタネーター 同じ原理が使用されますが、磁石 (電気または永久) が固定フレーム内で回転します。同じプロセスにより、固定子にも EMF が発生します。 EMFこれは正弦波の形をしています。産業規模では、交流の生成がほとんどの場合に使用されます。輸送や実用的なアプリケーション用に変換する方が簡単です。
オルタネーターの興味深い特性は可逆性です。サードパーティの電源から発電機の端子に電圧を印加すると、ローターが回転し始めるという事実にあります。これは、接続方式に応じて、電気機械が発電機または電気モーターのいずれかになることを意味します。
これらは、電流現象の基本概念にすぎません。実際、指向性電子が移動するときに発生するプロセスは、はるかに複雑です。それらを理解するには、電気力学のより深い研究が必要です。
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