Co to jest prąd elektryczny?

Ładunki elektryczne, to zwykle cząstki, które potrafią wytwarzać pole elektryczne. Prąd tworzyć mogą zarówno ładunki dodatnie (np. jony dodatnie: jon wodoru, jon siarczanowy itp), jak i ujemne (np. elektrony, czy jony ujemne w rodzaju jonu OH^-) (więcej na temat ładunków elektrycznych znajduje się w tematach poświęconych elektrostatyce).

Uporządkowany ruch

Cząstki mogą poruszać się w różny sposób. Jak wiadomo z teorii kinetyczno cząsteczkowej (kinetyczno molekularnej). Wszystkie atomy i cząsteczki w naszym otoczeniu są w nieustannym ruchu. Ten ruch, bez względu na to, czy atomy są naładowane (nazywają się wtedy jonami), czy nie jeszcze nie tworzy prądu elektrycznego. Wynika to z faktu, ze średnio tyle samo cząstek naładowanych porusza się np. w lewą, co i w prawą stronę i całkowity bilans "wychodzi na zero".

Prąd pojawia się dopiero wtedy, gdy w tym ruchu chaotycznym zostanie wyróżniony jakiś kierunek, preferujący poruszanie się w jakąś stronę. Najczęściej wyróżnienie kierunku w ruchu ładunków odbywa się poprzez przyłożenie pola elektrycznego.

Rysunek - przyłożenie pola elektrycznego powoduje powstanie siły działającej na ładunki dodatnie i ujemne.

Po przyłożeniu pola elektrycznego na ładunki zaczyna działać siła elektryczna – na ładunki dodatnie sił o zwrocie zgodnym z kierunkiem pola, a na ładunki ujemne siła o zwrocie przeciwnym.

I dopiero takie uporządkowane - w jednym kierunku - przesuwanie się ładunków tworzy prąd elektryczny.

Dryf ładunków elektrycznych

Warto tu jednak zauważyć, że poruszające się ładunki cały czas wykonują swój ruch chaotyczny, wynikający z faktu, że dana próbka materii ma swoją temperaturę. Dlatego typowy prąd (np. odbywający się dzięki elektronom w metalu) należy wyobrażać sobie jako nałożenie się dwóch ruchów:

chaotycznego ruchu termicznego (zwykle odbywającego się z dużym prędkościami) wynikającego z faktu, że ładunki znajdują się w ciele o różnej od zera temperaturze. Prędkość ruchu chaotycznego jest duża - w typowych warunkach, elektrony poruszają się w ruchu chaotycznym z prędkością setek tysięcy metrów na sekundę.

ruchu uporządkowanego wynikającego z faktu przyłożenia pola elektrycznego - tzw. dryfu. Dryf polega na tym, że cała masa ładunkowa przesuwa się powoli w kierunku wyznaczonym przez pole elektryczne.
Prędkość dryfu (czyli średnia prędkość przemieszczania się masy ładunkowej) jest znacznie mniejsza niż prędkość ruchu termicznego (np. w typowych warunkach w metalach jest mniejsza niż 1 mm/s).

Umowny kierunek prądu elektrycznego

Umownym kierunkiem prądu jest kierunek wyznaczony przez ruch ładunków dodatnich (czyli kierunek zgodny z kierunkiem pola elektrycznego). W obwodzie z prądem jest to kierunek (właściwie zwrot) od plusa do minusa. Więcej informacji na ten temat znajduje się w osobnym rozdziale.