Rafstraumur

Samkvæmt lögmáli Amperes myndar rafstraumur segulsvið.

Rafstraumur, oftast aðeins straumur, er færsla rafhleðsla, yfirleitt óbundinna rafeinda í rafleiðara úr málmi, en einnig jóna í raflausn eða rafgasi, eða hola í hálfleiðara. SI-mælieining er amper. Rafstraumur er ýmist fastur, óbreyttur jafnstraumur, eða riðstraumur, þ.e. rafstraumur sem sveiflast reglulega með ákveðinni tíðni.

Skilgreining

Meðalrafstraumur I, sem fer gegnum tiltekinn flöt á tíma t er

$I=\frac{Q}{t},$

þar sem Q er rafhleðslan.

Ef $t\to 0$ fæst augnabliksstraumur

$i(t)=\frac{dQ}{dt}$

Rekhraði rafhleðsla

Í rafleiðara hliðrast s.n. hleðsluberar, oftast rafeindir, með hraða v, sem nefnist rekhraði. Skilgreina má rafstraum í leiðara með eftirfarandi jöfnu:

I = nAQv, þar sem

I er rafstraumur, n er fjöldi hleðslubera á rúmmálseiningu, A er flöturinn sem hleðslurnar fara gegnum, Q er rafhleðsla hleðsluberanna, v er rekhraði hleðsluberanna.

Rekhraði rafeinda í málmleiðara er af stærðargráðunni mm/s.

Rafstraumsþéttleiki

Skilgreina má rafstraumsþéttleika J, þ.a. J = nQv og rafstraum I = J A. Almennt, þá eru J og v vigrar og ef ρ = n Q er hleðsluþéttleiki þá er rafstraumsþéttleiki skilgreindur með J = ρ v.

Skilgreinum rafstraum I, sem fer um flötinn A, með eftirfarandi heildi af þverþætti rafstraumsþéttleika J:

$I=\underset{A}{\iint }𝐉\cdot \mathrm{d}𝐀.$

Straumstefna

Óbundnnar rafeindir leiðara í föstu rafsviði (jafnstraumur) hliðrast frá bakskauti (-) að forskauti (+) leiðarans, en straumstefna er skilgreind í hina áttina, þ.e. frá forskauti að bakskauti. Í leiðara, sem ber riðstraum, verður engin nettó hliðrun á rafeindum.

Samband straums og spennu

Lögmál Ohms gefur samband rafstraums og -spennu í rafrás með því að skilgreina rafviðnám.

Straumlögmál

Straumlögmálið segir að summa allra rafstrauma í hnútpunkti rafrásar sé núll.

Samband rafstraums og segulsviðs: rafsegulsvið

Lögmál Amperes lýsir rafstraumi, sem ferilheildi segulsviðs umhverfis leiðarann, en lögmál Biot-Savarts lýsir segulsviðinu, sem myndast vegna rafstraums. Jöfnur Maxwells er kerfi jafna, sem lýsa rafsegulsviði.