Одержання, передача і розподіл електричної енергії, перетворення її в інші види енергії зв'язано з явищем електричного струму. Ці енергетичні перетворення відбуваються в електричних колах.
Електричне коло - це сукупність пристроїв і об'єктів, що утворять шлях для електричного струму. Електромагнітні процеси в електричних колах можна описати за допомогою понять про електрорушійну силу, струм і напругу.
Розрізняють електричні коли постійного і перемінного струмів.
Електричний струм має кілька різновидів у залежності від типу речовини, у якому він виникає при відповідних умовах. По ступені електропровідності речовини поділяють на провідники, напівпровідників і непровідників (діелектрики).
Електричний струм провідності.
Електричний струм у провідниках утворюють вільні носії електричного заряду. У металах — це вільні електрони, в електролітах (розчинах солей, кислот, лугів) — заряджені атоми і молекули (іони). Електропровідність металів називається електронною і, а електролітів -іонною.
Якщо в провіднику підтримується електричне поле, то вільні заряджені частки (електрони, іони), що беруть участь у тепловому безладному русі, здобувають складові швидкості в напрямку дії сил електричного полючи Fе (уздовж лінії напруженості). У цьому випадку частки рухаються переважно в одному напрямку: позитивні — по напрямку поля, а негативні — у зворотну сторону.
Електричний струм провідності – це направлений рух носіїв зарядів. Струм визначається кількістю енергії (зарядом), яка проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу: I = Q/t
де I-струм, А (ампер); t— час, (секунда).
Одиницею вимірювання струму є ампер (А): 1А = 1Кл / 1с.
У практичних розрахунках використовують поняття щільності електричного струму, що виражається відношенням струму в провіднику до площі його поперечного переріза:
J = I / S
де J -щільність електричного струму, А/м2; S—площа поперечного перерізу провідника, м2. Електричний струм, що не змінюється в часі, називається постійним, а струм, що змінюється з часом, змінним.
На мал. показані графіки постійного струму (пряма 1) і змінних струмів (криві 2,3). На графіку перемінного струму по осі ординат відкладаються миттєві значень струму і, що визначаються зміною елементарного заряду dQ за нескінченно малий проміжок часу:i= dQ/dt
У цьому випадку електричний струм, що не змінюється в часі.
Електрична провідність і опір провідників.
Дослідами встановлено, що щільність електричного струму пропорційна напруженості електричного полючи Е и залежить від властивостей провідної речовини, що у даному випадку виражає величина питомої електричної провідності g:
J = g×E
Питома електрична провідність характеризує електропровідність — властивість речовини проводити електричний струм, що не змінюється, під дією незмінного електричного поля.
Величину, обернено пропорційну опору, називають провідністю G і визначають в сименсах (См), 1См = 1 / Ом:
G = 1 / R. G = I /U = g×S/l
При постійній величині g постійна і величина G. Тому струм у проводі пропорційний напрузі між його кінцями. Величина, зворотна електричної провідності, виражає електричний опір проводу R, а величина, зворотна питомої електричної провідності, також характеризує властивості матеріалу проводу і називається питомим електричним опоромr =1/g