Question

1)С какой скоростью упорядоченно движутся свободные электроны в металле под действием электрического поля при токах в бытовых приборах?
2) Почему скорость упорядоченного движения свободных электронов в проводнике при постоянном электрическом поле не изменяется?
3)Что уравновешивается действие силы электрического поля на свободные электроны при протекании тока в проводнике?
4)С какой скоростью рас электрическое поле в проводнике?
​

Answer 1

1) В металле свободные электроны движутся сравнительно небольшой скоростью. Размер скорости зависит от различных факторов, таких как тип металла и температура. В бытовых приборах, как правило, применяется переменный ток (то есть ток, который постоянно меняет направление), и в этом случае свободные электроны колеблются вокруг своего равновесного положения, так что их скорость может быть достаточно небольшой.

2) Скорость упорядоченного движения свободных электронов в проводнике не изменяется при постоянном электрическом поле из-за баланса между силой электрического поля и силой трения (сопротивления), действующей на электроны. Когда электрическое поле направлено вдоль проводника, оно создает силу, толкающую свободные электроны. В то же время электроны сталкиваются с атомами и ионами внутри проводника, что создает силу трения, препятствующую их ускорению. Таким образом, скорость электронов остается постоянной, когда сила электрического поля равна силе трения.

3) Действие силы электрического поля на свободные электроны при протекании тока в проводнике уравновешивается силой трения, которую оказывают атомы и ионы внутри проводника. Когда электрическое поле направлено вдоль проводника, оно оказывает силу на электроны, толкая их вдоль проводника. Однако электроны сталкиваются с атомами и ионами, которые составляют проводник, и эта столкновительная сила создает силу трения, которая препятствует движению электронов. При определенной силе электрического поля и силе трения эти силы уравновешиваются, и ток (поток свободных электронов) становится постоянным.

4) Распространение электрического поля в проводнике происходит со скоростью света. В вакууме электрическое поле распространяется со скоростью 299,792,458 метров в секунду. В проводнике скорость распространения электрического поля будет зависеть от его электромагнитных свойств и физической структуры проводника.