Номер 4, страница 136 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Строение атома. Элементы классической электронной теории. Параграф 37. Электронная проводимость металлов. Вопросы - номер 4, страница 136.

Условие.

4. Сравните движение электронов проводимости в металлическом проводнике при отсутствии и наличии в нём электрического поля.

Решение.

Движение электронов проводимости в металлическом проводнике принципиально различается в зависимости от наличия или отсутствия в нём электрического поля.

При отсутствии электрического поля свободные электроны в металле участвуют в непрерывном хаотическом тепловом движении. Подобно молекулам газа, они движутся с большими скоростями (при комнатной температуре их порядок составляет $10^5 - 10^6$ м/с) по случайным траекториям, постоянно сталкиваясь с ионами кристаллической решётки. Вследствие хаотичности, направления скоростей электронов распределены равномерно, и их векторная сумма, а следовательно, и средняя скорость направленного движения, равна нулю. Это означает, что нет упорядоченного переноса заряда через сечение проводника, поэтому электрический ток отсутствует.

При наличии электрического поля с напряжённостью $\vec{E}$ ситуация меняется. На хаотическое тепловое движение накладывается упорядоченное. На каждый электрон начинает действовать электрическая сила $ \vec{F} = -e\vec{E} $, которая сообщает ему ускорение в направлении, противоположном вектору $\vec{E}$. Между столкновениями электрон успевает приобрести некоторую дополнительную скорость в этом направлении. В результате все электроны начинают смещаться (дрейфовать) в одну сторону. Скорость этого дрейфа невелика (порядка $10^{-4}$ м/с), но именно это упорядоченное движение большого числа электронов и образует электрический ток в проводнике. Таким образом, движение электронов в этом случае является совокупностью хаотического теплового движения с высокой скоростью и медленного упорядоченного дрейфа.

Ответ: При отсутствии электрического поля электроны проводимости в металле совершают хаотическое тепловое движение, из-за чего упорядоченный перенос заряда отсутствует и ток равен нулю. При наличии электрического поля на хаотическое движение накладывается медленное упорядоченное движение (дрейф) электронов в направлении, противоположном полю, что и создаёт электрический ток.