Sähköstä puhuttaessa tarkoitetaan usein sähkövirtaa. Sähkövirran syntymiseen tarvitaan varausero eli jännite. Jännite muodostuu, kun sähkövaraukset eivät ole tasaisesti jakautuneet aineessa, kappaleessa tai kappaleiden välillä. Sähkövirta syntyy, kun varaukset siirtyvät pyrkien tasoittamaan varauseroja.

Varaus etenee aineessa sille ominaisella tavalla. Metalleissa varaus siirtyy hyvin, ja ne ovat sähkönjohteita. Sähköjohtimet valmistetaan tyypillisesti kuparista tai alumiinista. Metallien lisäksi johteita ovat nesteet, joissa on ioneja, esimerkiksi tislaamaton vesi. Metalleissa varaus siirtyy elektronien ja ioniliuoksessa ionien kautta.

Muovissa tai kumissa varaus siirtyy huonosti. Ne ovat sähköneristeitä. Metallijohtimet päällystetään eristeellä, jotta sähkövirta ei pääse karkaamaan johtimesta. Eristeet ovat aineita, joissa sähkövaraukset eivät juuri pääse liikkumaan. Niillä on kiinteä hilarakenne (esimerkiksi ioniyhdisteet kuten ruokasuola), tai ne ovat suurista molekyyleistä koostuvia kiinteitä aineita (esimerkiksi muoveja tai paperia). Myös kaasut, kuten ilma, ovat eristeitä. Tällaisissa aineissa elektronit ovat sitoutuneina yksittäisiin atomeihin tai molekyyleihin eivätkä pääse liikkumaan aineen rakenneosasten välillä. Sähkövarauserot tasoittuvat myös eristeen läpi, jos jännitettä on riittävästi. Näyttävä esimerkki on ilman läpi lyövä salama.

Sähköjohdossa johtava materiaali, kuten kupari, on suojattu eristeellä, kuten kumilla tai muovilla. Jos eriste on murtunut ja ihminen pääsee tarttumaan johteeseen, siinä kulkevat sähkövaraukset voivat päästä kulkemaan ihmisessä. Johtoon koskenut saa tällöin sähköiskun.

---

Aineiden erilaisia ominaisuuksia voidaan käyttää hyödyksi, kun rakennetaan erilaisia komponentteja. Komponenttien avulla sähkövirta saadaan kulkemaan tavoitellusti, ja saadaan aikaan halutunlaisia sähkövirran vaikutuksia. Komponenteista tehdyt rakennelmat ovat virtapiirejä. Sähkövirran ohjailuun liittyvää tieteenalaa kutsutaan elektroniikaksi.

Sähkövirta saa aikaan erilaisia ilmiöitä. Sen seurauksena

• syntyy lämpöä
• syntyy valoa
• tuotetaan mekaanista energiaa
• siirretään tietoa.

Lämpö

Kaikki sähkölaitteiden osat, myös johteet, vastustavat ainakin jonkin verran sähkövirran kulkua. Liikkuvat varaukset törmäilevät aineen rakenneosasiin ja siirtävät energiaa aineeseen. Tällöin aine lämpenee. Usein tämä on haitallista, mutta lämpenemistä käytetään myös hyödyksi. Lämpövastus on komponentti, jossa sähkövirran tarkoitus on synnyttää lämpöä. Esimerkiksi vedenkeittimessä on vastus, joka lämpenee. Vastuksista lämpö siirtyy veteen johtumalla ja säteilemällä.

Valo

Sähkövirta synnyttää valoa usealla eri tavalla. Jos aineen lämpötila nousee sähkövirran takia riittävän korkeaksi, aine alkaa säteillä lämpösäteilyn lisäksi myös näkyvää valoa. Valontuotto voi perustua myös elektronien energiatiloissa tapahtuviin muutoksiin. Ledi toimii jälkimmäisellä periaatteella, ja sen toimintaa esitellään luvussa 6. Muiden valonlähteiden toiminnasta kerrotaan myöhemmissä Resonanssi-oppikirjoissa.

Liike

Sähkömoottorissa sähkövirran mukana siirtyvä energia muuntuu mekaaniseksi energiaksi. Sähkövirran magneettinen vaikutus synnyttää moottoria pyörittävän voiman. Sähkömoottoreita on useanmallisia ja monentyyppisissä laitteissa, esimerkiksi sähkötyökaluissa, tietokoneissa, pölynimureissa tai tuulettimissa. Etenkin sähköautot ja muut sähkökäyttöiset kulkuneuvot ovat yleistyneet 2020-luvulla.

Tiedonohjailu sekä -siirto

Elektroniikka on levinnyt 1900-luvun alusta lähtien monenlaisiin eri käyttötarkoituksiin ja on välttämätön osa nyky-yhteiskuntaa ja sen sovelluksia. Elektroniikkaa tarvitaan laitteiden toiminnan ohjailuun, kuten pesukoneen käynnistämiseen tai tietokoneen käyttöön. Myös langaton tiedonvälitys tapahtuu sähkön avulla. Varausten liikkeellä voidaan tuottaa sähkömagneettista aaltoliikettä, johon siirrettävä viesti koodataan. Esimerkiksi radioaallot ja WLAN-yhteys tapahtuvat tällä periaatteella.