זרם חשמלי

''זרם חשמלי'' הוא מדד לתנועה מכוונת של מטען חשמלי.

יחידת הזרם במערכת SI היא אמפר. אמפר הוא קולון לשנייה. היחיד נקרא על שמו של אנדרה מרי אמפר. מודדים זרם בעזרת מד זרם הנקרא אמפרמטר.

במעגלים חשמליים, מטענים נעים בתוך מוליך בגלל המתח החשמלי, שהוא הפרש פוטנציאלים בין שני קצות המוליך. מטען חיובי ינוע מפוטנציאל גבוה לנמוך. מטען שלילי ינוע בכיוון ההפוך. הזרם יכול להיות של מטען שלילי, חיובי או מעורב. דוגמה נפוצה היא זרם אלקטרונים במעגלים חשמליים. זרם של מטענים חיוביים נראה בזרימת יונים באלקטרוליט.

לרוב מקובלת ההגדרה של כיוון הזרם מהפוטנציאל הגבוה לנמוך. זה נקרא ה"כיוון המוסכם", גם אם האלקטרונים נעים בכיוון ההפוך.

אפשר להגדיר את הזרם I כמקדם השינוי של המטען Q בזמן: I = dQ/dt. כשענן מטענים נע במהירות קבועה, ניתן גם לכתוב I = n q A v, כאשר n הוא צפיפות המטענים, q המטען של חלקיק, A שטח החתך ו-v מהירותם.

חוק אוהם אומר שהמתח V בין קצות מוליך פרופורציוני לזרם I הזורם בו. הקבוע שמקשר בין השניים נקרא התנגדות R. בנוסחה: V = I · R. כלומר, מתחים גבוהים יותר או התנגדות נמוכה יותר יפיקו זרם חזק יותר.

"זרם אמיתי" מתאר את תנועת האלקטרונים, שהן מטענים שליליים. אלקטרונים נעים מפוטנציאל נמוך לפוטנציאל גבוה.
"זרם מוסכם" הוא הכיוון המקובל של הזרם, מפוטנציאל גבוה לנמוך. הוא מייצג תנועת מטען חיובי דמיוני.

זרם ישר (DC) שומר על אותו כיוון לאורך זמן. הוא יכול להיות קבוע או משתנה בעוצמתו. דוגמאות: סוללות ותאים סולריים.

זרם חילופין (AC) משנה את כיוונו באופן מחזורי, בדרך כלל בצורת סינוס. יתרון חשוב של AC הוא שניתן לשנות את המתח בעזרת שנאים. כך מעבירים חשמל למרחקים ארוכים בלי להפסיד הרבה אנרגיה על חום בכבלים. רשת החשמל הארצית משתמשת בעיקר ב-AC.

תנועה של מטענים יוצרת שדה מגנטי סביב המוליך. לפי חוקי ביו-סבר ואמפר, עוצמת השדה תלויה בעוצמת הזרם. בנוסף, שינוי ב"שטף המגנטי" (כמות השדה המגנטי שעוברת דרך מסרק או לולאה) יוצר זרם חשמלי. התופעה הזו נקראת השראה אלקטרומגנטית. היא הבסיס לפעולת גנרטורים, דינמו ושנאים.

כאשר זרם עובר בגוף האדם, מופיעות השפעות שונות. זרמים של 1, 10 מיליאמפר עלולים לגרום לעקצוצים. זרמים של כ-30 מיליאמפר ומעלה עלולים לפגוע בהולכה העצבית ולגרום לכיווץ שרירים, לפגיעה בנשימה ובפעילות הלב, ואף למוות. עור רטוב מקטין את ההתנגדות של העור בכ פי עשרה, ולכן מתח נמוך יותר עלול להעביר זרם גדול יותר.

''זרם חשמלי'' הוא תנועה מסודרת של מטען חשמלי. מטען חשמלי הוא חומר עם טעינה.

יחידת הזרם היא אמפר. אמפר = קולון לשנייה. מודדים בעזרת אמפרמטר.

במעגלים מטענים זזים בגלל המתח. מתח הוא לחץ חשמלי שמושך או דוחף מטענים. מטענים חיוביים זזים מפוטנציאל גבוה לנמוך. מטענים שליליים, כמו אלקטרונים, זזים בכיוון ההפוך.

חוק אוהם אומר: המתח = הזרם × ההתנגדות. לכן, אם המתח גבוה יותר או ההתנגדות נמוכה יותר, הזרם גדול יותר.

זרם ישר (DC) זורם תמיד באותו כיוון. דוגמאות: סוללות ותאים סולריים.
זרם חילופין (AC) משנה כיוון שוב ושוב. ברשת החשמל משתמשים בדרך זו. שנאים משנים את המתח כדי להעביר חשמל למרחק.

כשמטענים נעים, הם יוצרים שדה מגנטי. שינוי בשדה המגנטי יכול ליצור זרם חשמלי. כך עובדים גנרטורים ושנאים.

זרם יכול גם לעבור דרך גוף אדם. זרמים קטנים עלולים לגרום לעקצוצים. זרמים גדולים עלולים להיות מסוכנים. עור רטוב מקל על העברת הזרם ולכן מסוכן יותר.