
Движутся ли заряженные частицы в проводнике, по которому не идёт ток? Если да, то как изменяется движение заряженных частиц в проводнике, когда по нему начинает идти ток?
Ответы на вопрос

Коротко: да, даже «без тока» заряженные частицы в металле двигаются — это быстрые хаотические тепловые движения электронов проводимости. Но их средняя (направленная) скорость равна нулю, поэтому суммарный ток нулевой.
Чуть подробнее по стадиям:
1) Проводник без тока.
Свободные электроны непрерывно движутся во все стороны из-за тепловой энергии (в металлах характерные скорости порядка ). Движение хаотическое, поэтому усреднённая скорость и плотность тока .
2) Когда появляется ток.
При приложении напряжения вдоль проводника возникает электрическое поле . На фоне прежнего хаотического движения у электронов появляется крошечная дрейфовая составляющая скорости, направленная против (и против принятого направления тока). Полное движение = «быстрый хаос» + «медленный дрейф». Из-за столкновений с решёткой дрейф стабилизируется на среднем значении:
(модель Друде; — подвижность, — среднее время между столкновениями, — проводимость). Это и есть микроскопическая картинка закона Ома.
3) Насколько медленный «дрейф»?
Очень медленный. Для меди при токе через проволоку площадью :
тогда как тепловые скорости — на порядки выше. Поэтому движение электронов «становится направленным», но лишь в среднем; сами электроны всё так же носятся быстро и хаотично, просто их распределение немного смещается в одну сторону.
4) Про скорость «сигнала».
Хотя дрейф медленный, электромагнитное поле, задающее ток, распространяется вдоль цепи со скоростью, сравнимой с долей скорости света в среде. Поэтому ток практически сразу устанавливается по всему проводнику, а не «ждёт», пока отдельные электроны «добегут» от батарейки.
(В электролитах и полупроводниках роль носителей могут играть не только электроны, но и ионы или дырки, однако логика та же: без поля — хаотика и нулевой средний ток, с полем — хаотика плюс небольшая направленная дрейфовая составляющая.)
Похожие вопросы









Топ вопросов за вчера в категории Физика









Последние заданные вопросы в категории Физика








-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili