Номер 4, страница 144 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

4. Опишите поведение свободных электронов в проводнике при отсутствии внешнего электрического поля и при его наличии.

4. Поведение свободных электронов в проводнике кардинально различается в зависимости от того, есть ли внешнее электрическое поле.

При отсутствии внешнего электрического поля:

Свободные электроны в металле находятся в непрерывном хаотическом движении, подобно молекулам газа. Это движение называется тепловым. Скорости электронов при комнатной температуре очень велики (порядка $10^5$ – $10^6$ м/с). Электроны постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решетки и друг с другом. В результате каждого столкновения скорость электрона изменяется как по модулю, так и по направлению. Из-за полной хаотичности этого движения в любой момент времени на каждый электрон, движущийся в одном направлении, приходится в среднем другой электрон, движущийся в противоположном. Поэтому средняя скорость всех электронов в любом заданном направлении равна нулю. Нет суммарного переноса заряда через поперечное сечение проводника, а следовательно, электрический ток отсутствует.

При наличии внешнего электрического поля:

Когда проводник помещают во внешнее электрическое поле (например, подключают к источнику напряжения), на каждый свободный электрон начинает действовать электрическая сила $F = -eE$, где $e$ – элементарный заряд, а $E$ – напряженность поля. Знак "минус" указывает, что сила направлена против вектора напряженности поля, так как заряд электрона отрицателен. Под действием этой силы электроны начинают ускоряться. Однако их движению по-прежнему мешают столкновения с ионами решетки. В промежутках между столкновениями электрон успевает приобрести дополнительную скорость, направленную против поля. В результате на хаотическое тепловое движение накладывается упорядоченное движение (дрейф) всех свободных электронов в одном направлении. Скорость этого упорядоченного движения, называемая дрейфовой скоростью, очень мала (обычно менее 1 мм/с). Тем не менее, именно это медленное направленное движение огромного числа свободных электронов и создает электрический ток в проводнике.

Ответ: При отсутствии внешнего поля свободные электроны движутся хаотично и разнонаправленно, их суммарный перенос заряда равен нулю, ток отсутствует. При наличии внешнего электрического поля на хаотическое тепловое движение электронов накладывается их упорядоченное движение (дрейф) в направлении, противоположном направлению поля, что и создает электрический ток.