V kovových pevných látek, elektrický náboj proudí prostřednictvím elektronů, z nižší do vyšší elektrický potenciál. V jiných médiích může jakýkoli proud nabitých objektů (například iontů) představovat elektrický proud. Pro stanovení definice proudu nezávislého na typu nosičů náboje je konvenční proud definován jako pohyb ve stejném směru jako tok kladného náboje., Takže v kovech, kde jsou nosiče náboje (elektrony) negativní, je konvenční proud v opačném směru než celkový pohyb elektronů. Ve vodičích, kde jsou nosiče náboje kladné, je konvenční proud ve stejném směru jako nosiče náboje.
ve vakuu může být vytvořen paprsek iontů nebo elektronů. V jiných vodivých materiálech je elektrický proud způsoben proudem jak kladně, tak záporně nabitých částic současně. V jiných je proud zcela způsoben pozitivním proudem náboje., Například elektrické proudy v elektrolytech jsou toky kladně a záporně nabitých iontů. V běžné elektrochemické buňce olověných kyselin se elektrické proudy skládají z pozitivních hydroniových iontů proudících jedním směrem a záporných síranových iontů proudících v druhém. Elektrické proudy v jiskrách nebo plazmě jsou toky elektronů, stejně jako pozitivní a negativní ionty. V ledu a v některých pevných elektrolytech je elektrický proud zcela složen z proudících iontů.,
s Kovy
V kovu, některé vnější elektrony každého atomu nejsou vázány na jednotlivé molekuly, jako jsou molekuly pevné látky, nebo v plné kapel, jako jsou izolační materiály, ale jsou volně pohybovat uvnitř kovové mřížky. Tyto vodivé elektrony mohou sloužit jako nosiče náboje nesoucí proud. Kovy jsou zvláště vodivé, protože existuje mnoho z těchto volných elektronů, obvykle jeden na atom v mřížce., Bez použití vnějšího elektrického pole se tyto elektrony pohybují náhodně kvůli tepelné energii, ale v průměru je v kovu nulový čistý proud. Při pokojové teplotě je průměrná rychlost těchto náhodných pohybů 106 metrů za sekundu. Vzhledem k povrchu, kterým prochází kovový drát, se elektrony pohybují v obou směrech po povrchu stejnou rychlostí. Jak napsal George Gamow ve své populární vědecké knize, jeden, dva, tři…,Nekonečno (1947), „kovové materiály se liší od všech ostatních materiálů, o skutečnosti, že vnější skořápky jejich atomy jsou vázány spíše volně, a často se nechat jeden z jejich elektronů jít zdarma. Vnitřek kovu je tedy naplněn velkým množstvím nepřipojených elektronů, které bezcílně cestují jako dav vysídlených osob. Když je kovový drát vystaven elektrické síle působící na jeho protilehlé konce, tyto volné elektrony spěchají ve směru síly, čímž vytvářejí to, čemu říkáme elektrický proud.,“
když je kovový vodič připojen přes dvě svorky zdroje stejnosměrného napětí, jako je baterie, zdroj umístí elektrické pole přes vodič. V okamžiku, kdy je proveden kontakt, jsou volné elektrony vodiče nuceny unášet se směrem k pozitivnímu terminálu pod vlivem tohoto pole. Volné elektrony jsou tedy nosičem náboje v typickém pevném vodiči.,
Pro stálý tok nabíjení přes povrch, proud (v ampérech) lze vypočítat pomocí následující rovnice:
I = Q t , {\displaystyle I={Q \přes t}\,,}
, kde Q je elektrický náboj převeden přes povrch po dobu t. Pokud Q a t se měří v coulombech a sekundy v tomto pořadí, I je v ampérech.
obecněji lze elektrický proud reprezentovat jako rychlost, při které náboj protéká daným povrchem jako:
I = d Q d T. {\displaystyle i = {\frac {\mathrm {d} Q} {\mathrm {d} t}\,.,}
Elektrolyty
proton vodič ve statické elektrické pole.
elektrické proudy v elektrolytech jsou toky elektricky nabitých částic (iontů). Například, pokud elektrické pole je umístěna přes roztok Na+ a Cl− (a podmínky) sodné ionty pohybovat k záporné elektrodě (katodě), zatímco chloridové ionty pohybovat ke kladné elektrodě (anoda). Reakce probíhají na obou površích elektrody a neutralizují každý iont.,
voda-led a některé pevné elektrolyty nazývané protonové vodiče obsahují pozitivní vodíkové ionty („protony“), které jsou mobilní. V těchto materiálech jsou elektrické proudy složeny z pohyblivých protonů, na rozdíl od pohyblivých elektronů v kovech.
v některých směsích elektrolytů jsou zářivě zbarvené ionty pohyblivými elektrickými náboji. Pomalý průběh barvy činí proud viditelným.,
Plynech a plazmatu
Ve vzduchu a ostatní běžné plyny pod členění oboru, dominantní zdroj elektrické vedení je přes relativně málo mobilní ionty produkované radioaktivními plyny, ultrafialové světlo, nebo kosmické záření. Vzhledem k tomu, že elektrická vodivost je nízká, plyny jsou dielektrika nebo izolátory. Nicméně, jakmile aplikuje elektrické pole přístupy členění hodnotu, volné elektrony se stávají dostatečně urychlený v elektrickém poli vytvořit další volné elektrony při srážkách, a ionizující, neutrální plyn atomy nebo molekuly v procesu zvaném avalanche breakdown., Proces rozpadu tvoří plazmu, která obsahuje dostatek mobilních elektronů a pozitivních iontů, aby z ní byl elektrický vodič. V tomto procesu vytváří vodivou dráhu vyzařující světlo, jako je jiskra, oblouk nebo blesk.
plazma je stav hmoty, kde jsou některé elektrony v plynu zbaveny nebo“ ionizovány “ z jejich molekul nebo atomů. Plazma může být tvořena vysokou teplotou nebo aplikací vysokého elektrického nebo střídavého magnetického pole, jak je uvedeno výše., Vzhledem k jejich nižší hmotnosti se elektrony v plazmě urychlují rychleji v reakci na elektrické pole než těžší pozitivní ionty, a proto nesou většinu proudu. Volné ionty rekombinují vytvořit nové chemické sloučeniny (například, lámání atmosférického kyslíku na jeden kyslík , který se pak znovu spojují vytváření ozonu ).
vakuum
protože „dokonalé vakuum“ neobsahuje žádné nabité částice, normálně se chová jako dokonalý izolátor., Povrchy kovových elektrod však mohou způsobit, že se oblast vakua stane vodivou injekcí volných elektronů nebo iontů prostřednictvím emise elektronů v poli nebo termionické emise. Žhavenou emisní nastane, když tepelné energie přesahuje kovové pracovní funkce, zatímco pole elektronové emise nastane, když elektrické pole na povrchu kovu je dostatečně vysoká, aby způsobit tunelování, což má za následek vyhození z volných elektronů z kovu do vakua., Externě vyhřívané elektrody se často používají k vytvoření elektronového oblaku jako v vlákně nebo nepřímo vyhřívané katodě vakuových trubek. Studené elektrody mohou také spontánně vytvářejí elektronové mraky přes žhavenou emisní když malé žárovky regionů (tzv. katodové skvrny nebo anodové skvrny) jsou tvořeny. Jedná se o žhavé oblasti povrchu elektrody, které jsou vytvořeny lokalizovaným vysokým proudem. Tyto regiony mohou být zahájena podle oboru elektronové emise, ale jsou pak trvalé lokalizované žhavenou emisní jednou vakuové obloukové tvary., Tyto malé oblasti emitující elektron se mohou tvořit poměrně rychle, dokonce i výbušně, na kovovém povrchu vystaveném vysokému elektrickému poli. Vakuové trubice a sprytrony jsou některé z elektronických spínacích a zesilovacích zařízení založených na vakuové vodivosti.
Supravodivost
Supravodivost je jev, přesně nulový elektrický odpor a odpuzování magnetických polí vyskytující se v určité materiály při ochlazení pod charakteristickou kritickou teplotu. Byl objeven Heike Kamerlingh Onnes 8. Dubna 1911 v Leidenu., Stejně jako feromagnetismus a atomové spektrální linie je supravodivost kvantovým mechanickým jevem. To se vyznačuje tím, Meissner efekt, úplné vypuzení magnetického pole řádky ze supravodiče, jak to přechází do supravodivého stavu. Výskyt Meissnerova efektu naznačuje, že supravodivost nelze chápat jednoduše jako idealizaci dokonalé vodivosti v klasické fyzice.,
Polovodičových
V polovodiči je někdy užitečné přemýšlet o aktuální vzhledem k proudění pozitivní „díry“ (mobilní kladné nosiče náboje, které jsou v místech, kde polovodičových krystalů chybí jeden valenční elektron). To je případ polovodiče typu p. Polovodič má elektrickou vodivost střední velikosti mezi vodičem a izolátorem. To znamená vodivost zhruba v rozmezí 10-2 až 104 siemens na centimetr (s⋅cm−1).,
v klasických krystalických polovodičích mohou mít elektrony energii pouze v určitých pásmech(tj. Energicky, tyto pásy jsou umístěny mezi energií základního stavu, stav, ve kterém elektrony jsou pevně vázány k atomovým jádrům materiálu, a volný elektron, energie, druhá popisuje energii potřebnou pro elektron, aby zcela uniknout z materiálu., Energetické pásy každý odpovídat na mnoho diskrétních kvantových stavů elektronů, a většina států s nízkou energií (blíže k jádru) jsou obsazené, až na určité pásmo nazývá valenční pásmo. Polovodiče a izolanty se odlišují od kovů, protože valenční pásmo v daném kovu je téměř naplněn elektrony za normálních provozních podmínek, zatímco jen velmi málo (polovodičové) nebo prakticky nic (izolant) z nich jsou k dispozici ve vedení kapely, kapela těsně nad valenční pás.,
jednoduchost vzrušujících elektronů v polovodiči od valenčního pásma k vodivému pásmu závisí na pásmové mezeře mezi pásy. Velikost této mezery v energetickém pásmu slouží jako libovolná dělicí čára (zhruba 4 eV) mezi polovodiči a izolátory.
s kovalentními vazbami se elektron pohybuje poskakováním do sousední vazby. Pauliho vylučovací princip vyžaduje, aby byl elektron zvednut do vyššího Anti-vazebného stavu této vazby., Pro delokalizována státy, například v jedné dimenzi – to je v nanowire, pro každou energii je stát s elektrony proudí v jednom směru, a další stát s elektrony proudí dovnitř další. Aby mohl proudit čistý proud, musí být obsazeno více stavů pro jeden směr než pro druhý směr. K tomu je zapotřebí energie, protože v polovodiči leží další vyšší stavy nad pásmovou mezerou. Často se to uvádí jako: plné pásy nepřispívají k elektrické vodivosti., Nicméně, jako semiconductor teplota stoupne nad absolutní nulou, tam je více energie v polovodičových strávit na mříž vibrace a vzrušující elektrony do vedení kapely. Na proud elektronů ve vedení kapely jsou známé jako volné elektrony, ačkoli oni jsou často jednoduše nazvaný elektrony, pokud to vyplývá z kontextu.