Теория:

Металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение.
Модель металла — кристаллическая решетка, в узлах которой частицы совершают хаотичное колебательное движение.
Безымянный1.png
Обрати внимание!
В узлах кристаллической решётки 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 решётки. 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 был проведён 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 ещё некоторое время будут двигаться в том же направлении по инерции.
Для этой проверки исследователи вращали катушку с проходящим током, а затем резко останавливали её. Возникающий бросок тока регистрировали с помощью телефона.
По щелчку тока в телефонах Мандельштам 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 её выводах.
 
Электрический ток может существовать не только в металлах, но 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, не занятое электроном).
Из полупроводников изготавливают 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, 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 следующее: 
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 отвёрткой с фазоискателем.
 
Если проволочную рамку, по которой течёт 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 грузоподъёмных 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:
 
Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.
http://festival.1september.ru/articles/633714/