elektronivirta

Elektronivirta tarkoittaa sähkövarauksien, käytännössä elektronien, tasaisen liikettä johtimen läpi. Sähkövirran voimakkuus I mitataan ampeereina (A) ja määritellään siten, että yksi coulombin varausta siirtyy sekunnissa. Sähkövirran suunta määritellään konventionaalisesti: se on positiivisen varauksen liikkeen suunta, vaikka elektronit kantavat negatiivista varausta ja liikkuvat käytännössä vastakkaiseen suuntaan.

Metalleissa elektronit toimivat pääasiallisina varauksen kantajina. Ne muodostavat runsaslukuisen, vapaan elektroniparin kaltaisen kaasun, jonka liike on alussa sattumanvaraista thermistä. Ulkoinen sähkökenttä aiheuttaa kuitenkin nettolyöntövoiman, jolla elektronit saavuttavat pienen, mutta vakaan drift velocityn. Virta voidaan kuvata kaavalla I = n e A v_d, jossa n on elektronien määrä tiheys, e on perusvaraus, A poikkileikkausala ja v_d drift velocity. Tyypillisesti drift velocity on hyvin pieni, esimerkiksi kymmeniä mikrometrejä sekunnissa riippuen virrasta ja johtimen koosta.

Materiaalien mukaan elektronin ohella myös muita varauksia voi osallistua kulkuun. Puolijohteissa sekä elektronit että look-alike-kolot (huolet) voivat kantaa virtaa, ja nesteissä tai elektrolyteissa virta syntyy ioni- liikuttamisesta. Sähkövirta voi olla tasavirtaa (DC) tai vaihtovirtaa (AC); AC:ssa virran suunta muuttuu ajoittain, mutta yksittäisten elektronien drift velocity pysyy edelleen hyvin pienenä ja kenttä muokkaa nettoliikettä ajan kuluessa. Elektronivirta on keskeinen käsite elektroniikassa, sähkötekniikassa ja materiaali- fysiikassa.