Электрический ток обусловлен движением электрических зарядов. Когда электрическая лампа, соединенная с батареей, включена, ток течет по проводу от одного полюса батареи к лампе, затем через ее волосок, вызывая его свечение, и возвращается назад по второму проводу к другому полюсу батареи. Если выключатель повернуть, то цепь разомкнётся – движение тока прекратится и лампа погаснет.

Движение электронов

Ток в большинстве случаев представляет собой упорядоченное движение электронов в металле, служащем проводником. Во всех проводниках и некоторых других веществах всегда происходит какое-то случайное движение электронов, даже если ток не протекает. Электроны в веществе могут быть относительно свободны или сильно связаны. Хорошие проводники имеют свободные электроны, способные перемещаться, тогда как в плохих проводниках, или изоляторах, большинство электронов достаточно прочно связано с атомами, что препятствует их движению. Иногда естественным или искусственным путем в проводнике создается движение электронов в определенном направлении; этот поток и называют электрическим током. Он измеряется в амперах (А). Носителями тока могут служить также ионы (в газах или растворах) и «дырки» (нехватка электронов в некоторых видах полупроводников; дырки ведут себя как положительно заряженные носители электрического тока).
Чтобы заставить электроны двигаться в определенном направлении, необходима некая сила. В природе ее источниками могут быть воздействие солнечного света, магнитные эффекты и химические реакции. Некоторые из них используются для получения электрического тока. Обычно для этой цели служат генератор, использующий магнитные эффекты, и элемент (иначе, батарея), действие которого обусловлено химическими реакциями. Оба устройства, создавая электродвижущую силу (эдс), заставляют электроны двигаться в одном направлении по цепи. Величина эдс измеряется в вольтах (В). Величина эдс и сила тока связаны между собой, как давление и поток в жидкости. Водопроводные трубы всегда заполнены водой под определенным давлением, но вода начинает течь, только когда открывают кран.
Аналогично электрическая цепь может быть соединена с источником эдс, но ток в ней не потечет до тех пор, пока не будет создан путь, по которому могут двигаться электроны. Им может быть, скажем, электрическая лампа или пылесос; выключатель здесь играет роль крана, «выпускающего» ток.

Соотношение между током н напряжением

По мере роста напряжения в цепи растет и ток. Электрические цепи состоят из нескольких различных участков: обычно это выключатель, проводники и прибор – потребитель электричества. Все они, соединенные вместе, создают сопротивление электрическому току, которое (при условии постоянства температуры) для этих компонентов не изменяется со временем, но для каждого из них различно. Поэтому, если одно и то же напряжение приложить к лампочке и к утюгу, то поток электронов в каждом из приборов будет различен, поскольку различны их сопротивления. Следовательно, сила тока, протекающего через определенный участок цепи, определяется не только напряжением, но и сопротивлением проводников и приборов. Величина электрического сопротивления измеряется в омах (Ом). Для любого проводника или системы проводников и приборов соотношение между напряжением, током и сопротивлением задается формулой: напряжение = ток х сопротивление. Это – математическое выражение закона Ома, названного так в честь Георга Ома (1787-1854), который первым установил взаимосвязь этих трех параметров.
Сопротивление проводника зависит от его размеров и материала, из которого он сделан. С ростом сечения проводника сопротивление падает, а с увеличением длины – растет. Длинный тонкий проводник, следовательно, обладает большим сопротивлением, чем толстый и короткий (при одинаковых объеме и материале). Серебро имеет меньшее сопротивление, чем медь, тогда как сопротивление алюминия и железа больше, чем у меди.
Ток течет с одинаковой скоростью во всех точках цеп и в любой момент времени. Согласно договоренности, принятой задолго до того, как природа электричества была выяснена, постоянный ток (он создается батареей или генератором) течет в цепи от положительного полюса источника к отрицательному. На самом же деле электроны движутся от отрицательного полюса к положительному, т.е. в направлении, противоположном принятому направлению тока.

Действие электрического тока

Электрический ток обычно оказывает действия трех видов (благодаря которым его и можно обнаружить): тепловое, химическое и магнитное. Тепловое действие тока используется для получения электрического света, приготовления пищи и в промышленных печах. Создаваемое током тепло может быть и нежелательным: например, большие кабели, несущие ток в тысячи ампер, приходится охлаждать, чтобы выделяющееся тепло не расплавило изоляцию или даже сам провод.
Химическое действие тока используется в гальванотехнике, а также как способ накопления энергии в аккумуляторах, самыми распространенными из которых являются свинцовые аккумуляторы. На магнитном действии тока основана работа электромоторов, электромагнитов и многих других устройств.