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電子移動(dòng)速度是電流速度嗎?
發(fā)布時(shí)間:2024-04-03 14:16 [ 我要自學(xué)網(wǎng)原創(chuàng) ] 發(fā)布人: 快樂(lè)小女

眾所周知,電流是由自由電子的定向移動(dòng)形成的,而自由電子的定向移動(dòng)是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔。這個(gè)力由電壓產(chǎn)生,因?yàn)橛须妷壕鸵馕吨嬖陔妶?chǎng),電子帶有電荷,處于電場(chǎng)中必定會(huì)受到電場(chǎng)力的作用。


例如一根電線,不接在電路中,其內(nèi)部也含有大量自由電子,但這些電子因?yàn)?/span>沒(méi)有受到外力,所以它們的運(yùn)動(dòng)不是定向的,而是無(wú)規(guī)則的。若把這根電線接在電源上,其內(nèi)部所有的電子都會(huì)受到同一個(gè)電場(chǎng)力,所以它們的運(yùn)動(dòng)方向一致,從電源負(fù)極經(jīng)電線移向電源正極。

那么問(wèn)題來(lái)了,我們知道電路在接通時(shí),從電源到負(fù)載的距離即使是幾十甚至上百公里,負(fù)載也會(huì)很快就開(kāi)始工作,這是不是說(shuō)明自由電子在電路接通瞬間就直接從電源移動(dòng)到負(fù)載了呢?顯然并不是,那這是怎么回事呢?


其實(shí),電流的速度接近光速,為電磁波(或者說(shuō)電場(chǎng))的傳播速度,即3×10^8m/s。也就是說(shuō),即使電源到負(fù)載長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)公里,電流也僅需1秒就能傳達(dá)。但這個(gè)速度不是電子的移動(dòng)速度,實(shí)際上電子的移動(dòng)速度非常慢(相對(duì)于光速)。

其實(shí),之所以電流速度這么快,是因?yàn)殡妶?chǎng)在電路中傳播得夠快,所以線路末端的電子在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)受到電場(chǎng)力的作用開(kāi)始移動(dòng)。換言之,電路的接通,不是因?yàn)樽杂呻娮訌碾娫炊艘苿?dòng)到了負(fù)載端,而是負(fù)載端本來(lái)就存在的電子開(kāi)始了移動(dòng)。


為了便于理解,我們用一個(gè)例子說(shuō)明,一條170米的隊(duì)伍排隊(duì)進(jìn)場(chǎng)做核酸,一開(kāi)始大家都不動(dòng),等待工作人員的命令,此時(shí)隊(duì)伍的末端就在場(chǎng)地的入口處,而工作人員在隊(duì)伍的開(kāi)頭,然后工作人員開(kāi)始喊口令“開(kāi)始”,這個(gè)口令以聲速340m/s傳播,0.5秒后隊(duì)伍末端的人聽(tīng)到口令開(kāi)始移動(dòng),而整個(gè)隊(duì)伍也跟著第一個(gè)人開(kāi)始往前移。

類似的,隊(duì)伍中的每個(gè)人就相當(dāng)于自由電子,隊(duì)伍的長(zhǎng)度就相當(dāng)于電線的長(zhǎng)度,工作人員開(kāi)始喊口號(hào)就相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合電源接通,聲速的傳播就相當(dāng)于電場(chǎng)的傳播,隊(duì)伍首段為電源,末端為負(fù)載。開(kāi)關(guān)閉合,電場(chǎng)開(kāi)始傳播,線路末端的電子感受到電場(chǎng)力開(kāi)始移動(dòng),然后沿線分布的所有電子也跟著移動(dòng),從而形成電流,這就是電流的產(chǎn)生原理。

你明白了嗎?

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