回路内の電流は常に何らかの形で現れます。 これは、特定の負荷の下での動作、またはそれに伴う電流の影響のいずれかである可能性があります。 したがって、電流の影響によって、特定の回路に電流が存在するかどうかを判断できます。負荷が動作している場合は、電流が流れています。 電流に伴う代表的な現象が見られる場合は、回路等に電流が流れていることになります。
一般に、電流は、熱、化学、磁気（電磁）、光、機械など、さまざまな影響を引き起こす可能性があり、さまざまな種類の電流の影響が同時に発生することがよくあります。 この記事では、これらの現象と電流の影響について説明します。
電流の熱効果
直流または交流電流が導体を通過すると、導体が加熱します。 さまざまな条件や用途におけるこのような加熱導体には、金属、電解質、プラズマ、溶融金属、半導体、半金属などがあります。
最も単純なケースでは、たとえばニクロム線に電流を流すと、ニクロム線が発熱します。 この現象は、電気ケトル、ボイラー、ヒーター、電気ストーブなどの加熱装置で使用されます。電気アーク溶接では、電気アークの温度は一般に 7000 °C に達し、金属は容易に溶けます。これは熱効果でもあります。現在の。
回路のセクションで放出される熱の量は、このセクションに印加される電圧、流れる電流の値、および流れる時間によって決まります ()。
回路の一部のオームの法則を変形すると、電圧または電流のいずれかを使用して熱量を計算できますが、回路の抵抗も知る必要があります。抵抗は電流を制限し、実際に熱を発生させるものだからです。暖房。 あるいは、回路内の電流と電圧がわかれば、発生する熱量も同様に簡単に見つけることができます。
電流の化学作用
直流電流の影響下でイオンを含む電解質 - これは電流の化学効果です。 電気分解中、負イオン (アニオン) は正電極 (アノード) に引き寄せられ、正イオン (カチオン) は負電極 (カソード) に引き寄せられます。 つまり、電解質に含まれる物質は、電気分解プロセス中に電流源の電極で放出されます。
たとえば、一対の電極を特定の酸、アルカリ、または塩の溶液に浸し、回路に電流を流すと、一方の電極にはプラスの電荷が発生し、もう一方の電極にはマイナスの電荷が発生します。 溶液に含まれるイオンは、反対の電荷を持って電極上に堆積し始めます。
たとえば、硫酸銅 (CuSO4) の電気分解中、正電荷を持つ銅陽イオン Cu2+ は負電荷を帯びた陰極に移動し、そこで不足した電荷を受け取り、中性の銅原子となって電極の表面に沈着します。 ヒドロキシル基 -OH はアノードで電子を放出し、その結果酸素が放出されます。 正に荷電した水素カチオン H+ と負に荷電したアニオン SO42- は溶液中に残ります。
電流の化学作用は、たとえば水をその構成部分 (水素と酸素) に分解するために産業で使用されます。 電気分解により、一部の金属を純粋な形で得ることも可能になります。 電気分解を使用して、特定の金属（ニッケル、クロム）の薄い層が表面にコーティングされます - これなど。
1832 年、マイケル ファラデーは、電極で放出される物質の質量 m が電解質を通過する電荷 q に正比例することを確立しました。 直流電流 I が時間 t の間電解液を通過すると、ファラデーの電気分解の第一法則が成り立ちます。
ここで、比例係数 k は物質の電気化学当量と呼ばれます。 これは数値的には単一の電荷が電解質を通過するときに放出される物質の質量に等しく、物質の化学的性質に依存します。
任意の導体 (固体、液体、または気体) に電流が存在すると、導体の周囲に磁場が観察されます。つまり、電流が流れる導体は磁気特性を獲得します。
したがって、たとえば磁気コンパスの針の形で、電流が流れる導体に磁石を近づけると、針は導体に対して垂直に回転します。また、導体を鉄心に巻きつけて導体を通過させると、導体に直流電流を流すと、コアが電磁石になります。
1820 年にエルステッドは磁針に対する電流の磁気効果を発見し、アンペールは導体と電流の磁気相互作用の定量的法則を確立しました。
磁場は常に電流、つまり電荷、特に荷電粒子（電子、イオン）の移動によって生成されます。 逆方向の電流は互いに反発し、一方向の電流は互いに引き付けます。
このような機械的相互作用は、電流の磁場の相互作用によって発生します。つまり、まず第一に磁気相互作用であり、その後に初めて機械的相互作用が発生します。 したがって、電流の磁気相互作用が主要です。
1831 年、ファラデーは、ある回路からの変化する磁場が別の回路に電流を生成することを確立しました。生成される起電力は磁束の変化率に比例します。 電磁石 (たとえば、工業用) だけでなく、今日まですべての変圧器で使用されているのは、電流の磁気作用であることは論理的です。
最も単純な形式では、電流の発光効果は白熱ランプで観察でき、白熱ランプのスパイラルは通過する電流によって加熱されて白熱し、発光します。
白熱灯の場合、供給される電力のうち光エネルギーは約5％を占め、残りの95％が熱に変換されます。
蛍光灯は、電流エネルギーをより効率的に光に変換します。水銀蒸気やネオンなどの不活性ガス中での放電によって得られる蛍光体のおかげで、電気の最大 20% が可視光に変換されます。
電流による発光効果は、LED でより効率的に実現されます。 電流が順方向に pn 接合を通過すると、電荷キャリア (電子と正孔) が光子の放出と再結合します (電子が 1 つのエネルギーレベルから別のエネルギーレベルに遷移するため)。
最適な発光体は、GaAs、InP、ZnSe、または CdTe などのダイレクトギャップ半導体 (つまり、光バンド間の直接遷移が可能な半導体) です。 半導体の組成を変えることで、紫外（GaN）から中赤外（PbS）までのさまざまな波長のLEDを作成できます。 光源としての LED の効率は平均 50% に達します。
上で述べたように、電流が流れる各導体は、それ自身の周りに円を形成します。 磁気作用は、電気モーター、磁気リフティング装置、磁気バルブ、リレーなどで運動に変換されます。
ある電流が別の電流に及ぼす機械的作用は、アンペールの法則によって説明されます。 この法律は、1820 年にアンドレ マリー アンペールによって直流に関して初めて確立されました。 したがって、一方向に電流が流れる平行導体は引き付けられ、反対方向には反発することになります。
アンペールの法則は、電流が流れる導体の小さな部分に磁場が作用する力を決定する法則でもあります。 磁場内にある通電導体の要素に磁場が作用する力は、導体内の電流、および導体の長さの要素と磁気誘導のベクトル積に正比例します。
これはこの原理に基づいており、ローターは電流を流すフレームの役割を果たし、トルク M でステーターの外部磁界の方向に向けられます。