Rétt eins og vatn rennur frá hærri stað til lægri hreyfast rafeindir, sem geta farið frjálslega um, frá stað með lágt rafmætti til staðar með hærra rafmætti. Rafhlaða hefur tvö skaut við mismunandi rafmætti. Ef skautin eru tengd með leiðandi vír flæðir rafstraumur, það er hreyfanleg hleðsla, eins og sýnt er á mynd 19.2.
Mynd 19.2. Rafhlaða hefur vír sem tengir jákvæða og neikvæða skautið. Það gerir rafeindum kleift að hreyfast frá neikvæða skautinu til jákvæða skautsins.
Rafstraumur er skilgreindur sem magn hleðslu sem fer fram hjá ákveðnum stað á tímaeiningu. Ef hleðsla ΔQ fer fram hjá stað á tímanum Δt er straumurinn I:
I = ΔQ/Δt
Eining rafstraums er amper (A). Eitt amper jafngildir einu coulombi á sekúndu:
1 A = 1 C/s
Mynd 19.3. Rafstraumurinn í vírnum er hleðslan sem fer fram hjá þversniðinu A deilt með tímanum sem hleðslan tekur að fara fram hjá þversniðinu.
Á mynd 19.3 hreyfast fimm jákvæðar hleðslur, hver með hleðsluna q = 1 nC, fram hjá þversniðinu A á tímanum Δt = 1 ns. Heildarhleðslan er því ΔQ = 5q = 5 nC og straumurinn verður:
I = ΔQ/Δt = (5 nC)/(1 ns) = 5 A
Í daglegri rafeindatækni eru hleðsluberarnir oft rafeindir, en stefna straums er samt skilgreind sem sú stefna sem jákvæð hleðsla myndi hreyfast. Þessi skilgreining kallast hefðbundinn straumur.
Mynd 19.4. (a) Rafsviðið stefnir til hægri, straumurinn stefnir til hægri og jákvæðar hleðslur hreyfast til hægri. (b) Samsvarandi aðstæður með neikvæðum hleðslum sem hreyfast til vinstri. Rafsviðið og straumurinn stefna enn til hægri.
Eitt coulomb er mjög stór hleðsla miðað við hleðslu einnar rafeindar. Þess vegna er algengt að straumur í litlum rafrásum sé mældur í milliamperum (mA), þar sem 1 mA = 10⁻³ A.
Ef straumur hefur alltaf sömu stefnu kallast hann jafnstraumur. Rafhlöður framleiða jafnstraum, því hleðsla fer stöðugt frá einu skauti til hins í ytri rásinni. Ef straumurinn skiptir reglulega um stefnu kallast hann riðstraumur. Rafveitur nota riðspennu og riðstraum, meðal annars vegna þess að spennubreytar geta breytt spennunni á skilvirkan hátt fyrir flutning og notkun.
Mynd 19.6. Í riðstraumi snýst stefna straumsins við með reglulegu millibili. Grafið sýnir straum sem fall af tíma. Neikvæð hágildi samsvara straumi til vinstri og jákvæð hágildi samsvara straumi til hægri.
Viðnám og lögmál Ohms
Rafstraumur í vír líkist að mörgu leyti vatnsstraumi í pípu. Hindranir í pípu, til dæmis þrengingar eða stíflur, draga úr flæði vatnsins. Á svipaðan hátt geta óhreinindi í málmi, hreyfing atóma og árekstrar hleðslubera hægt á hleðsluflæði í leiðara. Þetta er viðnám: mælikvarði á hversu mikið vír eða rafíhlutur vinnur gegn flæði hleðslu.
Mynd 19.5. Frjálsar rafeindir í leiðara rekast oft á aðrar rafeindir og atóm. Ferill einnar rafeindar er sýndur. Meðalhraði frjálsra rafeinda er gagnstæður stefnu rafsviðsins. Árekstrarnir flytja venjulega orku til leiðarans, svo stöðug orkugjöf þarf til að viðhalda jöfnum straumi.
Georg Simon Ohm komst að því að í mörgum leiðurum er straumurinn í réttu hlutfalli við spennufallið yfir leiðarann:
I ∝ V
Þetta samband er venjulega skrifað sem lögmál Ohms:
V = IR
Hér er V spennufallið yfir hlutinn, I straumurinn í gegnum hann og R viðnámið. Eining viðnáms er óm (Ω):
1 Ω = 1 V/A
Efni sem fylgir þessu línulega sambandi kallast ómskt efni. Efnið getur þá verið táknað með föstu viðnámi yfir viðeigandi spennu- og straumsvið. Ef sambandið milli straums og spennu er ekki línulegt er efnið óómskt, eða sagt fylgja ekki lögmáli Ohms.
