Рассмотрим про­стейший случай атома водорода, ко­торый теряет свой электрон и стано­вится ионом водорода. И электрон, и ион водорода имеют одинаковое зна­чение заряда, и поэтому в электри­ческом поле на них будут действовать равные силы, но в противоположных направлениях. Уравнение F = ma при­менимо к обеим частицам, и, поскольку масса электрона составляет примерно 1/2000 массы протона, ускорение электрона примерно в 2000 раз выше уско рения протона.

Атомы в твердых телах связаны в кристаллическую структуру мощны­ми электрическими силами и могут

лишь колебаться относительно поло­жения равновесия. Если твердое тело является проводником, то оно будет содержать большое число электронов, которые не связаны жестко и могут свободно двигаться. Они называются свободными электронами. Поскольку твердое тело представляет собой преи­мущественно пустое пространство, свободные электроны движутся внутри его в беспорядке вроде молекул в газе. Когда прилагается электрическое по­ле, то происходит направленный дрейф электронов к положительному краю электрического поля. Это дви­жение заряда известно как электри­ческий ток. Точнее говоря, заряд, про­ходящий через данную точку за одну секунду, определяет электрический ток. Электрический ток обычно обозна­чается буквой I. Следовательно, l = Q/t, где t — время, выраженное в секундах. Единицей силы тока яв­ляется ампер: 1 ампер =1 кулон в секунду.

Интересно, что очень большое чи­сло электронов, которое проходит че­рез точку каждую секунду, дает ма­лый ток 0,75 А.

Перемещение заряда

Если выключатель электрического света замкнуть, свет появляется не­медленно. Электрический сигнал в проводнике перемещается со скоро­стью примерно 3*10⁸ м*с^-1. Вы не путайте эту скорость со скоростью электронов в электрическом токе. Средняя скорость перемещения элек­тронов, когда проходит ток, составляет примерно 10^-4 м*с^-1.       Эта скорость изменяется с изменением силы тока.

Отрицательно заряженный элект­рон не был открыт до 1890 г. До этого направление тока рассматрива­лось как направление, в котором пе­ремещается положительный заряд. Этого соглашения придерживаются до сих пор, хотя теперь известно, что в проводе действительным движением является движение электронов (отри­цательный заряд), протекающих в об­ратном (относительно тока) направле­нии.

Носителями зарядов в жидкостях являются положительные и отрица­тельные ионы. Они обычно движутся в беспорядке, соединяясь и перерас­пределяясь. Когда жидкость помеще­на в электрическое поле, происходит перемещение положительных ионов в одном направлении и отрицательных ионов в другом. Скорость перемеще­ния мала.

Газы всегда содержат немного ионов и электронов. Когда прилагает­ся электрическое поле, более легкие электроны движутся, очевидно, с го­раздо большей скоростью, чем поло­жительные ионы. Если давление газа уменьшить, то электроны будут дви­гаться гораздо дальше до столкнове­ния и могут приобрести достаточную энергию, чтобы ионизовать другие молекулы газа. Когда давление очень низко, скорость электронов становится очень большой и положительные ионы также достигают достаточно большой скорости.