Definicija električnega toka. Električni tok sporoča intenzivnost prehajanja električnega naboja skozi namišljeno ploskev S.[1] Ploskev ima dve lici. Ko se sprašujemo po toku, mislimo na pretok skozi njo v izbrani oziroma referenčni smeri (slika 1).

Slika 1. Puščica opredeljuje izbrano (referenčno) smer oziroma izbrano lice ploskve.

Ker more biti intenzivnost prehajanja naboja vsak trenutek drugačna, mora biti čas opazovanja primerno kratek. Pa vzemimo, da imamo na voljo podatke o tem, kolikšne množine naboja so prestopile ploskev S od izbranega začetnega t₀ do kasnejših trenutkov (časov) v obliki razpredelnice (preglednica 1).

Če je Q₁ množina naboja, ki je prestopila ploskev do časa t₁, Q₂ pa množina naboja, ki je prestopila ploskev do trenutka t₂, potem je v intervalu Dt = t₂ - t₁ ploskev S prestopila ustrezno majhna množina elektrine DQ = Q₂ - Q₁. Poprečen električni tok i skozi ploskev v referenčni smeri je v tem kratkem intervalu enak kvocientu pretečenega naboja in intervala časa:

Poprečna vrednost toka je približno enaka pravi vrednosti toka, če je le čas Dt dovolj kratek. Podobno postopamo tudi v naslednjih intervalih, v katerih je poprečen tok seveda v splošnem drugačen. Glede na to, da morejo ploskev S prehajati tako elektroni kot anioni ali kationi, »šteje« prečkanje pozitivnega naboja v eni smeri ravno toliko kot prečkanje negativnega naboja v nasprotni smeri (slika 2).

Slika 2. Električni tok v desno skozi S je v levem ali desnem slučaju  pozitiven.

Zgled 1. Od anode h katodi se pomikajo (pozitivni) kationi (slika 3):

 

Slika 3. Kationi hitijo h katodi.

v prvi sekundi in pol pride do katode 3 C naboja, do tretje sekunde pride skupaj 6 C, do četrte sekunde in pol skupaj 9 C in tako (linearno) naprej. Vsako sekundo in pol pride do katode 3 kulone naboja. Pisali bi: DQ = 3 C in Dt = 1,5 s. Þ   Električni tok kationov h katodi je i = 3 A×s / 1,5 s = 2 A. Če ima vsak kation dva elektrona manj kot je protonov, bo v času Dt = 1,5 s prišlo na katodo DQ / 2e ionov oziroma 9,363×10¹⁸ kationov.

Zgled 2. V jekleni žici je enosmeren (stalen) električni tok 25 mA. Koliko prostih elektronov prečka prerez žice v 5 ms (slika 4)?

Þ  V tem času preteče prerez žice v desno naboj DQ = iDt = 25×10^-6 A × 5×10^-3 s = 1,25×10^-7 A.s = 0,125 mC, ker pa so nosilci električnega toka (negativni) elektroni, prečka isti presek v levo naboj -DQ. Število prostih elektronov, ki so prečkali črtkan presek, je enako DQ / e = 7,8×10¹¹.

Zgled 3. V žici teče elektrina v intervalih. Dve sekundi je v njej stalen tok 4 A, tri sekunde je enak nič, nato je spet dve sekundi tok 4 A in ponovno tri sekunde toka ni. Ta igra se periodično ponavlja (slika 5).

Ponavljajočemu toku rečemo periodični tok; vsakih 5 sekund se zgodba ponovi, perioda ponavljanja je torej 5 sekund. Časovni diagram spominja na vlak impulzov. Vprašanje je: koliko naboja prečka prerez žice v času 17-ih period? Þ  V eni periodi steče naboj DQ = 4 A × 2 s + 0 A × 3 s = 8 C, v 17-ih pa naboj 17DQ = 136 C. Govorili bi lahko o poprečnem toku (o poprečni ali srednji vrednosti toka), to je tisti vrednosti stalnega toka, ki bi v enakem času prenesel enak naboj kot ga prenese pulzirajoči tok. Ker je pretečeni naboj v eni periodi enak 8 C, bo poprečni tok 8 C / 5 s = 1,6 A. Tolikšen tok bi v 17 × 5 s = 85 sekundah prenesel (enak) naboj 1,6 A × 85 s = 136 C.

Zgled 4. Pri atmosferski razelektritvi je tok časovno neponovljiv (aperiodičen). Niti dve streli nista enaki in tudi časovni poteki razelektritev so različni. Približni časovni potek neke strele podaja slika 6.

V prvi desetinki milisekunde električni tok linearno narašča od nič do 20 kA, nato pa v 2 ms linearno usiha do vrednosti nič. Koliko električnega naboja steče v zemljo? Þ  V prvi desetinki milisekunde je poprečna vrednost toka razelektritve enaka 10 kA, v preostalih dveh milisekundah pa spet 10 kA. Celoten stečeni naboj je 10 kA × 2,1 ms = 21 C.

Zgled 5. Velikokrat je električni tok izmeničen (alternirajoč); da se izmenjuje predznak vrednosti toka.

 

Slika 7. Žagast izmenični tok.

Eden takšnih je izmeničen tok »žagaste« časovne oblike (slika 7), pri kateri se njegova vrednost spreminja linearno med 2 A in -2 A; da tok (skozi vodnik) eno sekundo narašča, tri sekunde pa upada. Þ  Če postavimo začetek t₀ v trenutek, ko je tok enak nič in je v naraščanju, narašča pol sekunde s poprečnim tokom 1 A in 1,5 s upada s poprečnim tokom 1 A. V intervalu teh dveh sekund preteče presek vodnika elektrina 1 A × (0,5 s + 1,5 s) = 2 C, v naslednjih dveh sekundah, ko je tok negativen, pa steče naboj 2 C v nasprotno smer. Celoten naboj, ki steče skozi presek vodnika v času 4 s, je enak ravno nič C; pri tem toku se naboji premikajo naprej in nazaj po vodniku, v resnici pa »nikamor ne pridejo«.