Redigerer Elektrisk strøm (avsnitt)

===Driftshastighet og strømtetthet===
Anta at det i det øverste segmentet av en sylindrisk leder i illustrasjonen over er ''n'' frie ladningsbærere per volumenhet. Dette kan en kalle konsentrasjonen av ladninger, og måles i m<sup>-3</sup>. Det elektriske feltet ''E'' virker på disse i retningen som den store røde pilen viser. Hver av ladningene forutsettes å bevege seg med driftshastigheten ''v<sub>d</sub>''. Dermed vil de i løpet av et lite tidsintervall ''dt'' ha beveget seg en lengde på <math>v_d dt</math>. Lederen har videre et tverrsnitt med arealet ''A'', dermed vil volumet av den lille sylinderen som partiklene har beveget seg i løpet av tiden ''dt'' være <math> Av_d dt</math>. Antallet ladninger som er inne i den lille sylinderen og som beveger seg gjennom den i løpet av tiden ''dt'', er dermed <math> nAv_d dt</math>. Når hver partikkel har en ladning på ''q'', vil ladningen som går gjennom volumet i løpet av tiden ''dt'' være<ref name=YL8489>[[#YL|Young og Freedman: ''University physics'' side 848-849.]]</ref>

:<math> dQ = qnAv_d dt \, </math>

Strømmen er da

:<math> I = {dQ \over dt} = qnAv_d </math>

'''Strømtettheten''' ''J'' defineres som strømmen ''I'' per tverrsnittsareal ''A''

:<math> J = {I \over A} = qnv_d </math>

Strømmen i en leder er altså et produkt av den totale ladningen (antall frie  ladningsbærere multiplisert med ladningen til hver av disse), driftshastigheten og arealet av lederens tverrsnitt. Strømtettheten er bestemt av de samme parametrene så nær som arealet av ledertverrsnittet.<ref name=YL8489/> Det var den engelske ingeniøren [[Oliver Heaviside]] (1850–1925) som introduserte størrelsen strømtetthet.

Om utledningene ble gjort for det nederste ledersegmentet i figuren over, der de negative ladningene har en annen retning enn de positive i figuren rett over, ville ikke strøm og strømtetthet skiftet retning. Per definisjon går strømmen som nevnt i samme retning som det elektriske feltet.<ref name=YL8489/>

I en sluttet krets der spenningskilden holder konstant elektromotorisk spenning vil ladningstettheten være lik i hele lederen. Videre vil antall ladninger inn og ut av et hvert volum av lederen være det samme. Dermed vil både strøm og strømtetthet være den samme overalt i lederen, så sant ledertverrsnittet er likt langs hele lederen.<ref name=YL850>[[#YL|Young og Freedman: ''University physics'' side 850.]]</ref> 

For å illustrere strøm, strømtetthet og driftshastighet kan en for eksempel se på en lampe på ytelse 200 W som forsynes fra en spenningskilde på 120 V. Til lampen vil det gå en strøm på 1,67 A. Det forutsettes at lampen forsynes via en ledning av [[kobber]] med tverrsnitt på 1,02 mm<sup>2</sup>. I kobber er det en konsentrasjon på 8,5·10<sup>28</sup> frie ladningsbærere per kubikkmeter.<ref name=YL850/> Hva er strømtettheten i lederen?

Først må en finne arealet av tverrsnittet av lederen,

:<math> A = {\pi d^2 \over 4} = {\pi (1{,}02 \cdot 10^{-3})^2 \over 4 }= 8{,}17 \cdot 10^{-7} \mathrm{m^2}</math>

og strømtettheten blir dermed

:<math> J = { I \over A} = {1{,}67 \over 8{,}17 \cdot 10^{-7}} = 2{,}04 \cdot 10^6 \mathrm{A/m^2} </math>

Hva er så driftshastigheten for ladningsbærerne inne i lederen? Et elektron har en ladning på 1,6·10<sup>-19</sup> C. Elektronenes driftshastighet finnes ved å snu om på likningen lenger opp i avsnittet for denne parameteren

:<math> v_d = {J \over nq} = {2{,}04 \cdot 10^6 \over 8{,}5 \cdot 10^{28} \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-19}} = 0{,}15\;\mathrm{mm/s} </math>

Som et eksempel på tiden ladningene bruker kan en se på en lengde ''L'' på 1 meter av lampeledningen. Hvor langt tid bruker ladningene å bevege seg gjennom den? For å finne tiden tar en utgangspunkt i formelen for hastighet

:<math> t = { L\over v_d} = {L \over 1{,}5 \cdot 10^{-4}} = 6666 \;\mathrm{s} </math>

Elektronene vil altså bruke rundt 6700 sekunder eller 1 time og 50 minutter på denne strekningen. Tidligere ble det nevnt at elektronenes tilfeldige bevegelser i et metall hadde en typisk hastighet av 10<sup>6</sup> m/s. I dette eksemplet er altså driftshastigheten 10<sup>10</sup> ganger saktere.<ref name=YL850/>