Номер 1, страница 304 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Как движутся электроны проводимости в металлическом проводнике:

а) когда в нём нет электрического поля;

б) когда в нём создано электрическое поле?

а) когда в нём нет электрического поля;

В отсутствие внешнего электрического поля электроны проводимости в металлическом проводнике находятся в постоянном хаотическом тепловом движении. Это движение подобно движению молекул идеального газа, поэтому совокупность свободных электронов называют «электронным газом». Электроны движутся с очень большими скоростями (при комнатной температуре их скорость порядка $10^5-10^6$ м/с) в различных направлениях, непрерывно сталкиваясь с ионами, расположенными в узлах кристаллической решётки, и друг с другом. Поскольку это движение совершенно беспорядочно, в любой момент времени число электронов, движущихся в одном направлении, в среднем равно числу электронов, движущихся в противоположном. В результате средняя скорость направленного движения электронов равна нулю, и переноса электрического заряда не происходит, то есть электрический ток отсутствует.

Ответ: В отсутствие электрического поля электроны проводимости движутся хаотически с большими скоростями, но их суммарное направленное движение равно нулю, поэтому электрический ток не возникает.

б) когда в нём создано электрическое поле?

Когда в металлическом проводнике создаётся электрическое поле с напряжённостью $ \vec{E} $, на каждый свободный электрон начинает действовать электрическая сила $ \vec{F} = -e\vec{E} $, где $\text{e}$ — элементарный заряд. Поскольку заряд электрона отрицателен, эта сила направлена против вектора напряжённости поля. Под действием этой силы электроны начинают ускоряться в направлении, противоположном полю. Однако это ускорение постоянно прерывается столкновениями с ионами кристаллической решётки. В результате на хаотическое тепловое движение электронов накладывается их упорядоченное (дрейфовое) движение. Скорость этого направленного движения, называемая дрейфовой скоростью ($v_д$), очень мала по сравнению со скоростью теплового движения (обычно она составляет доли миллиметра в секунду, $ \sim 10^{-4} $ м/с). Тем не менее, именно это медленное упорядоченное движение огромного числа свободных электронов и образует электрический ток в проводнике.

Ответ: При создании электрического поля электроны, сохраняя своё хаотическое тепловое движение, приобретают дополнительную небольшую скорость, направленную против поля. Это упорядоченное (дрейфовое) движение электронов и представляет собой электрический ток.