Номер 14.25, страница 68 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 14. Электрический ток. Действия электрического тока - номер 14.25, страница 68.

Условие.

14.25. Что понимают под скоростью распространения электрического тока? Совпадает ли она со скоростью движения свободных зарядов в проводнике?

Решение.

Что понимают под скоростью распространения электрического тока?

Под скоростью распространения электрического тока понимают скорость распространения электромагнитного поля вдоль проводника. Когда в электрическую цепь включают источник тока, по всей длине проводника почти мгновенно создается электрическое поле. Это поле заставляет свободные заряженные частицы (электроны в металлах) начать упорядоченное движение, то есть создает электрический ток. Скорость распространения этого поля (сигнала к началу движения зарядов) огромна и близка к скорости света в данной среде. В вакууме скорость света $\text{c}$ определяется фундаментальными постоянными: $c = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_0\mu_0}} \approx 3 \cdot 10^8$ м/с. В среде, окружающей проводник, эта скорость несколько меньше, но все равно имеет тот же порядок величины. Именно поэтому электрические приборы начинают работать практически мгновенно после включения.

Ответ: Скорость распространения электрического тока — это скорость распространения электрического поля вдоль проводника, которая близка к скорости света.

Совпадает ли она со скоростью движения свободных зарядов в проводнике?

Нет, скорость распространения электрического тока не совпадает со скоростью движения свободных зарядов в проводнике. Скорость упорядоченного движения отдельных зарядов (например, электронов) под действием электрического поля называется дрейфовой скоростью. Эта скорость, наоборот, очень мала и обычно составляет доли миллиметра в секунду (порядка $10^{-4} - 10^{-5}$ м/с). Причина такой низкой скорости заключается в том, что электроны, двигаясь направленно, постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решетки проводника, что сильно тормозит их движение. При этом сами электроны участвуют в хаотическом тепловом движении со скоростями порядка $10^5 - 10^6$ м/с. Возникновение тока по всей цепи происходит быстро не потому, что один электрон пробегает всю цепь, а потому, что под действием почти мгновенно возникшего поля в движение приходят все свободные электроны одновременно по всей длине проводника.

Ответ: Нет, не совпадает. Скорость распространения тока на много порядков превышает среднюю скорость направленного движения свободных зарядов в проводнике.