Если вы видите это сообщение, значит, произошла проблема с загрузкой файлов в стилей (CSS) нашего сайта. Попробуйте сбросить кэш браузера (Ctrl+F5). Если это не поможет, а вы находитесь в регионе, где возможны ограничения интернет-трафика с российских серверов - воспользуйтесь VPN.
0
Почему электричество в проводниках распространяется со скоростью света?
А в справочнике по физике скорость электрона при упорядоченном движении в проводнике крайне мала.
Скорость распространения электричества равна скорости распространения электрического (а в месте с ним и магнитного) поля внутри проводника. Хотя электроны в действительности двигаются с маленькой скоростью.
Чтобы лучше себе это понять, то можете представить себе довольно длинный строй солдат. Каждый отдельный солдат будет представлять собой отдельный электрон, командир - выключатель. Командир дает команду "шагом марш" и все начинают маршировать (как электроны при включении выключателя). Если первый в строю солдат стоит у ворот, то он сразу выходит через ворота (по аналогии с электричеством - сразу засветится лампочка), даже, если командир, подающий команду будет в конце строя. В этом случае команда от командира распространяется со скоростью звука и первый солдат пройдет через ворота через очень короткое время от начала подачи команды, хотя скорость движения отдельно взятого солдата будет гораздо меньшей.
В случае переменного тока, который в бытовой сети, еще интереснее - электроны практически не двигаются. Они только колеблются относительно одной точки с частотой 50 Гц. Так, что электроны, которые находятся в проводнике возле контактов выключателя, вообще через лампочку не пройдут.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
il63
[151K]
Я когда-то придумал другую модель: рой мошкары, который сдувается ветром. Каждая мошка - как электрон, движется беспорядочно и недалеко, а весь рой сносится ветром довольно быстро.— 12 лет назад
AkTal
[2.9K]
Понятно! Если взять длинный металлический стержень и начать двигать его одну сторону , то мгновенно сдвинется и его другой конец. А вот если вызвать в нем волну ( ударив к примеру молотком по одному концу), то звук дойдет до другого конца с весьма ограниченной скоростью ( порядка 3-6 км в сек). Так в чем же причина мгновенного распространения тока? Ведь сместить начальные электроны можно как с помощью ЭДС, так и механическим способом ( резко уменьшив расстояние между атомами))— 12 лет назад
spin
[16.4K]
"Ведь сместить начальные электроны можно как с помощью ЭДС". Что такое по-Вашему ЭДС? По моему мнению - ЭДС это и есть электромагнитное поле в проводнике, а оно распространяется по проводнику со скоростью, равной скорости света. Вернее, ЭДС это следствие взаимодействия электронов (или других заряженных частиц) с электромагнитным полем.— 12 лет назад
AkTal
[2.9K]
Ну не верно, кулоновское поле очень быстро теряет энергию ( квадрат расстояния обратно ослабевает силу, которая, умноженная на скорость и есть ПРОИЗВОДНЫМ энергии). А ЭДС двигает не частицы, а электронный газ в проводниках, а вот почему этот газ, как один электрон себя ведет, в том и вопрос.— 12 лет назад
spin
[16.4K]
Я говорил что-то о кулоновском поле? Говоря научным языком, ЭДС - это циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил. На заряд в проводнике кроме сторонних сил действуют и силы электростатического поля. Поэтому на заряд действует сила, равная разности сторонних сил и сил взаимодействия с электростатическим полем. Если эти силы будут равны, то заряды двигаться не будут, т.е. ЭДС равно нулю. Единственным известным мне исключением является явление сверхпроводимости: ток есть, а напряжения может и не быть: парадокс, как говорил один мой знакомый. "А ЭДС двигает не частицы, а электронный газ в проводниках" Как же насчет электрического тока в жидкостях и газах? В этих условиях ЭДС "двигает" именно частицы (ионы), что подтверждается на практике.— 12 лет назад
комментировать
2
Нужно отличать скорость тока и скорость носителей тока.
Это разные вещи, и они очень сильно отличаются по своим значениям.
Помню, как в учебнике физики (кажется, Ландсберг) была приведена аналогия движения электрического тока по проводам с движением нефти по нефтепроводу.
Представьте, что имеется нефтепровод длиной 1 км.
Вы нажимаете рычаг, который отвечает за подачу нефти в нефтепровод с ближнего к Вам конца.
Через 5 минут ток нефти дойдёт до четверти нефтепровода, через 10 минут — до половины. А через минут 20 нефть начнёт вытекать с противоположного конца.
Но отдельные конкретные частицы нефти дойдут от ближнего конца до дальнего вовсе не за 20 минут, а гораздо дольше — за сутки, а то и несколько суток.
То же самое с электротоком.
Скорость электротока равна скорости света (299792458 м/с).
Но скорость движения электронов в проводнике с током намного меньше, она равна ок. 0,2–0,3 мм/с.
il63
[151K]
Я такого в трехтомнике Ландсберга не помню (давно читал). Но модель не очень хороша: нефть поступает в пустую трубу, тогда как свободные электроны всегда заполняют провод "до самого конца". Поэтому лучше модель нефти, которая уже заполнила трубу, но насос не включен. И когда его включили, волна давления очень быстро добежит до конца и нефть начнет выливаться из дальнего конца (возможно, уже через секунду). А частицы нефти из насоса будут очень долго идти до другого конца.— 12 лет назад
комментировать
1
Возьмите длинную-длинную верёвочку, желательно, нерастяжимую. Разложите её на тротуаре на протяжении километра. Потяните за один конец со скоростью 1 см/с. И пронаблюдайте (в бинокль), что не позже, чем секунды через 3 дальний конецп ридёт в движение. Так и в случае тока - скорость распространения движения электронов не равна скорости электронов. Кстати, скорости света она тоже не равна, скорость распространения электромагнитной волны в проводах раза в 2-3 меньше скорости света.
1
Потому что электроны начинают упорядоченное движение под воздействием электромагнитного поля, а скорость распространения этого поля равна скорости света. А электроны в проводнике перемещаются на расстояния, которые не превышают размеры атомов, но они под воздействием поля начинают движение одновременно по всей длине проводника, а единичный электрон никогда не проходит всю длину проводника.
AkTal
[2.9K]
А вот и не верно. Напряженность кулоновского поля при большой длине проводника в его конце будет ничтожной и вряд ли сможет заставить смещаться электроны. А это не так.— 12 лет назад
Вл50
[186K]
Для подробного изложения теории нужны многие часы. Но нужно помнить, что в этой теории много условностей. Например, условно принимают, что электрический ток является упорядоченным движением электронов, многие понимают это буквально. Нужно отметить, что в проводниках много свободных электронов, а это означает, что их можно передвинуть воздействием внешней силы. Они постоянно двигаются из-за взаимного воздействия. Нужно понять математику процессов.— 12 лет назад
AkTal
[2.9K]
Условностью является сообщество фермионов( частиц с полуцелым спином, в частности электронов), которые проявляют себя как единое - вот в чем не понятки.— 12 лет назад
комментировать
0
Извините,но ваше утверждение не верно.
Вообще то электричество в проводниках не распостраняется со скоростью света,это очень огромная скорость для электронов.
Так что на вопрос "почему" ответить можно только так "потому что утверждение не верно"
il63
[151K]
Я не понял, чье утверждение неверно. Вл50 всё правильно написал. Ток в проводнике распространяется именно со скоростью света (если такое понятие применимо к металлу, который для света непрозрачен; поэтому лучше говорить о скорости распространения электромагнитной волны). А каждый конкретный электрон (тоже понятие неоднозначное: электроны неразличимы) движется очень медленно: скорость дрейфа электронов измеряется миллиметрами в секунду.— 12 лет назад
AkTal
[2.9K]
А как же проводная телефонная связь ( ранее существовавшая)?— 12 лет назад
gematogen
[30.4K]
Нужен сверхпроводник с очень маленьким сопротивлением что бы электричество достигло такой же скоростью как и свет. А это практически не возможно,всегда есть маленькое сопротивление.— 12 лет назад
il63
[151K]
В сверхпроводнике нет никакого сопротивления, даже маленького. Но это не означает, что электроны в нем несутся со скоростью света. Просто их рАры не испытывают "трения" о катионы металла.— 12 лет назад
Вл50
[186K]
Микрофон телефона является источником переменного электромагнитного поля, электрогенератором, вдоль провода распространяется волна, которая вызывает движение электронов, а это электрический ток.— 12 лет назад
комментировать
0
Со скоростью света распространяется электромагнитное поле в проводнике, подключеному к источнику напряжения, сами же электроны под его воздействием двигаются очень медленно, всего десятые доли миллиметра в минуту.
il63
[151K]
Наверное, не в минуту, а в секунду: электроны очень легкие, их диффузия все же не такая медленная.— 12 лет назад
1889031470
[140K]
Да, наверное, писал на ходу с планшета по памяти.— 12 лет назад
