Теория:

Металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение.
Модель металла — кристаллическая решетка, в узлах которой частицы совершают хаотичное колебательное движение.
Безымянный1.png
Обрати внимание!
В узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы. В пространстве между ними движутся свободные электроны.
2ede197f1d716acc3dd8eaded083a552.gif
 
Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решетки. Поэтому в обычных условиях металл электрически нейтрален. Свободные электроны движутся в нём беспорядочно. Если создать в металле электрическое поле, то свободные электроны начнут двигаться направленно (упорядоченно), т. е. возникнет электрический ток. Однако, беспорядочное движение электронов сохраняется.
 
13173_html_m55c7a7b.png 
 
Обрати внимание!
Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.
Какова же скорость движения электронов в проводнике под действием электрического поля? Невелика, всего несколько миллиметров в секунду, а иногда и ещё меньше.
Если возникает в проводнике электрическое поле, оно с огромной скоростью распространяется по всей длине проводника (близкой к скорости света  300 000 км/с), одновременно начинают двигаться электроны в одном направлении по всей длине проводника.
Доказательством того, что ток в металлах обусловлен электронами явились опыты. Опыт Мандельштама и Папалекси проведен в 1916 году. Цель опыта состояла в проверке того, есть ли масса у носителя электрического тока, электрона. Если масса у электрона есть, то он должен подчиняться законам механики, в частности закону инерции. К примеру, если движущийся проводник резко затормозить, то электроны еще некоторое время будут двигаться в том же направлении по инерции.
Для этой проверки исследователи вращали катушку с проходящим током, а затем резко останавливали ее. Возникающий бросок тока регистрировали с помощью телефона.
По щелчку тока в телефонах Мандельштамм и Папалекси установили, что электрон обладает массой. Но измерить эту массу они не смогли. Поэтому этот опыт — качественный. Позже американские физики Толмен и Стюарт, используя ту же идею вращения катушки, измерили массу электрона. Для этого они измеряли возникающий при торможении катушки заряд на ее выводах.
 
Кроме металлов электрический ток может существовать и в других средах: в полупроводниках, газах и растворах электролитов. Носители электрических зарядов в разных средах разные.
 
Обрати внимание!
Так в растворах электролитов (солей, кислот и щелочей) носителями являются положительные и отрицательные ионы, в газах — положительные и отрицательные ионы, а также электроны. В полупроводниках носителями заряда являются электроны и дырки
(дырка — придуманная частица для объяснения механизма проводимости; по сути — свободное место, незанятое электроном).
Из полупроводников изготовляют полупроводниковые приборы. Вот некоторые из них:
 
Фотоэлемент
Фоторезистор
Фотодиоды
Интегральные схемы
Транзисторы
Диоды
fotoelement.jpg
120px-LDR.jpg
1351845377_6.jpg
300px-Microchips.jpg
02.jpg
diode.jpg
 
Полупроводники при низкой температуре не проводят электрический ток, т.е. являются диэлектриками. При повышении температуры число носителей электрического заряда увеличивается, и полупроводник становится проводником. Почему это происходит? Валентные электроны, находящиеся на внешней оболочке атома, становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток. Аналогичный процесс происходит в полупроводнике при воздействии на него света, примесей и т.д.
Изменение электропроводимости полупроводников под действием температуры позволяет применять их в качестве термометров.

Resistance-thermometer-5.jpg
 
Изменение электропроводимости полупроводников под воздействием света используется в фотосопротивлениях. Их применяют для сигнализации, при управлении производственными процессами на расстоянии, сортировке деталей. В экстренных ситуациях они позволяют автоматически останавливать станки и конвейеры, предупреждая несчастные случаи.
Исторически принято, что
Направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике.
При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения электронов.
 
Этот же процесс можно видеть на анимации. Движение электронов показано синими точками, а направление тока — красной стрелкой.
 
dir-cur.gif 
 
Прохождение тока по проводнику сопровождается следующими его действиями:
  
 • магнитным (наблюдается во всех проводниках).
Используя это свойство можно найти место обрыва фазового провода приборами, реагирующими на изменения в электромагнитном поле, к примеру, индикаторной отверткой с фазоискателем.
 
Если проволочную рамку, по которой течет ток, поместить между полюсами магнита, то она станет поворачиваться. Данное явление используют в устройстве гальванометра.
 
263473644.jpg
 
Стрелка гальванометра связана с подвижной катушкой, находящейся в магнитном поле. Когда по катушке протекает ток, стрелка отклоняется. Таким образом, с помощью гальванометра можно сделать вывод о наличии тока  в цепи. Магнитное действие тока проявляется вне зависимости от агрегатного состояния вещества. При замыкании ключа можно наблюдать как проволока, намотанная на гвоздь, начинает притягивать небольшие железные предметы.
 
Это свойство широко используется в грузоподъемных электромагнитах:
 
megascrap_1.jpg
 
• тепловым (наблюдается во всех проводниках, кроме сверхпроводников).
При прохождении электрического тока по проводнику в результате столкновений свободных электронов с его атомами и ионами проводник нагревается. Это явление проявляется в любых устройствах, имеющих нагревательный элемент: фен, плойка, электроплита, калорифер, стиральная машина, тостер, электровафельница и т.д. И даже спираль лампочки накаливания нагревается током до яркого накаливания.
 
Под действием тока нагревается и провисает проволока.
 
heat1.gif
 
• химическим (наблюдается в электролитах).
 
0011-011-KHimicheskoe-dejstvie-elektricheskogo-toka-Vpervye-bylo-otkryto-v-1800g.jpg  
 
Химическое действие тока применяется для покрытия одного металла слоем другого металла, например, при хромировании и никелировании.
 
9h-i2.gif
 
Условные обозначения, применяемые на схемах:
 
гальванометр
нагревательный элемент
measure_g.gif
Безымянный.png
Источники:
Перышкин А. В Физика. 8 класс // ДРОФА, 2013
http://festival.1september.ru/articles/633714/