3.3. Електричний струм у металі

Знаючи про існування електронів, можна досить просто пояснити деякі властивості електрики.

У будь-якому металі або в аналогічному до металу провіднику електрики є електрони, які мають значну свободу руху й за накладання різниці потенціалів переміщуються між атомами даного металу. Постійний електричний струм, що проходить мідним дротом, є потоком електронів уздовж цього дроту.

Проходження електричного струму дротом можна порівняти з течією води в трубі. Кількість води вимірюють у літрах; кількість електрики зазвичай вимірюють у кулонах (ампер-секундах) або в стоні. Швидкість течії, або потік, води, тобто кількість її, що проходить через даний переріз труби за одиницю часу, вимірюють у літрах за секунду; силу електричного струму вимірюють в амперах (кулонах за секунду). Швидкість руху води в трубі залежить від різниці тиску на кінцях труби; цей тиск виражають в атмосферах або в кілограмах на квадратний сантиметр. Електричний струм у дроті залежить від різниці електричного потенціалу або від падіння напруги між кінцями дроту; цю різницю потенціалів зазвичай вимірюють у вольтах. Визначення одиниці кількості електрики (кулон) та одиниці електричного потенціалу (вольт) було прийнято відповідно до міжнародної угоди.

Електричний генератор по суті є електричним насосом, який перекачує електрони з одного дроту в інший. Генератор постійного струму безперервно перекачує електрони в одному напрямку, а генератор змінного струму періодично змінює напрямок перекачування електронів, створюючи таким чином тиск електронів спочатку в одному напрямку, а потім в іншому. Шістдесятициклічний генератор змінює напрямок перекачування електронів 120 разів на секунду.

Під час роботи звичайної електричної лампи через її нитку розжарення проходить струм силою 1 ампер (1 А). Скільки електронів проходить через нитку розжарення за секунду? (Пам'ятайте, що заряд електрона дорівнює —0,1602·10^-18 Кл.)

Розв'язання. Один ампер дорівнює одному кулону за секунду. Число електронів, що проходять за одну секунду, становить 1 кулон, поділений на заряд електрона, виражений у кулонах: 

1 Кл·с^-1/0,1602·10^-18Кл=6,242·10¹⁸ електронів за секунду.