Všetci sme obklopení obrovským počtom najrôznejších zariadení a celých systémov na nich založených, ktoré v priebehu svojej činnosti tak či onak spotrebúvajú elektrický prúd. Samotný koncept elektrického prúdu bol predstavený s cieľom poskytnúť istý popis priebehu jeho priebehu jasnosť, ktorá sa dosiahla vďaka cieľavedomému vytvoreniu priamej analógie s hydrodynamikou prostredníctvom prietok tekutiny.
S hromadením poznatkov o elektrine sa ukázalo, že tok elektrického prúdu je primárne pohyb elektromagnetického poľa pozdĺž vodivého média, ku ktorému dochádza pri rýchlostiach, ktoré sa príliš nelíšia od rýchlosti Sveta. V takom prípade sa pole pohybuje z bodu s vyšším potenciálom v smere bodu s nižším potenciálom, t.j. podľa klasickej schémy od plus do mínus.
Uskutočňuje sa aj pohyb vlastných nosičov náboja, ktorý sprevádza tento proces, ale zjavne nižšou rýchlosťou. Deje sa to rôznymi smermi v rôznych materiáloch.
Odrody nosičov nábojov
Je známe, že nosiče náboja sú rozdelené na pozitívne a negatívne. Negatívne náboje vlastnia elektróny a ióny, ióny prevažujú medzi nosičmi kladného náboja. Negatívne náboje smerujú k vyššiemu potenciálu, zatiaľ čo kladné náboje smerujú k nižšiemu potenciálu. A v obidvoch prípadoch vzniká v prostredí elektrický prúd.
Objavuje sa klasická nejasnosť, ktorá sa odstraňuje konvenčnou dohodou. Na úrovni postulátu sa predpokladá, že prúd vždy preteká od plusu do mínusu, bez ohľadu na typ poplatkov.
Pohyb nábojov v kovoch
Väčšina kovov pri teplotách, ktoré sú pre elektrickú a drôtovú komunikačnú technológiu prakticky dôležité, je v tuhom stave a neobsahujú v nich anióny.
Vďaka tomu je prúd v pevných vodivých materiáloch určený elektronickým typom vodivosti, t.j. voľné elektróny (obrázok 1), ktoré prevziať funkcie nosičov náboja, v procese toku prúdu sa pohybujú v opačnom smere ako v smere toku prúdu, obrázok 2.
Elektróny v kovoch sú ľahko odtrhnuté elektrickým poľom z ich dráh, pozdĺž ktorých rotujú okolo atómov pri absencii potenciálneho rozdielu. Pri nevýznamnom potenciálnom rozdiele sa teda vytvára veľké množstvo nosičov náboja, t.j. kovy majú relatívne nízky elektrický odpor.
Pohyb nábojov v polovodičoch
Polovodiče sú pri vodivosti pri izbovej teplote znateľne horšie ako kovy. Materiály patriace do tejto skupiny sa delia na polovodiče typu n a typu p. Polovodiče typu n v bežnom stave majú prebytok elektrónov, pri prechode na typ p sa prejaví nedostatok elektrónov, ale zvyšné pomerne ľahko prechádzajú z jednej povolenej polohy v atómoch do ďalší. Posledný uvedený je ekvivalentný pohybu kladných nábojov.
Vlastnosťou polovodičov je, že ich vodivosť prudko stúpa so zvyšujúcou sa teplotou: v dôsledku slabej väzby s atómami sa so zvyšovaním významne mení počet neviazaných elektrónov.
Takže smer pohybu nábojov v polovodičoch sa môže zhodovať so smerom toku prúdu (typ p) a byť proti nemu (typ n).
Pohyb nábojov v kvapalinách a plynoch
Znakom tekutín a plynov je, že ióny sú v nich nosičmi nábojov. Môžu byť buď pozitívne (katióny) alebo negatívne (anióny), obrázok 3. Podľa toho, keď prevažujú negatívne katióny, pohybujú sa „proti prúdu“, zatiaľ čo pozitívne katióny sa pohybujú „pozdĺž prúdu“.