Номер 409, страница 65 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Электрический ток. Электрические цепи - номер 409, страница 65.

Условие.

409. Укажите, в чём различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике, когда он присоединён к источнику тока и когда он отсоединён от него.

Решение.

Основное различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике в двух указанных случаях заключается в наличии или отсутствии упорядоченного, направленного движения (дрейфа) на фоне их постоянного хаотического теплового движения.

Когда проводник отсоединён от источника тока
Свободные электроны в металле находятся в состоянии непрерывного хаотического (беспорядочного) движения, которое называется тепловым. Они движутся с очень большими скоростями (при комнатной температуре их скорость составляет порядка $10^5 - 10^6$ м/с) в случайных направлениях, постоянно сталкиваясь с ионами кристаллической решётки и друг с другом. Из-за полной хаотичности этого движения, через любое поперечное сечение проводника за любой промежуток времени в среднем проходит одинаковое количество электронов в обоих направлениях. В результате не происходит переноса электрического заряда в каком-либо определённом направлении, и, следовательно, электрический ток отсутствует.
Ответ: Когда проводник отсоединён от источника тока, свободные электроны совершают только хаотическое тепловое движение, и их результирующее направленное движение отсутствует, поэтому электрический ток равен нулю.

Когда проводник присоединён к источнику тока
При подключении к источнику тока на концах проводника создаётся разность потенциалов, и внутри него возникает электрическое поле. Это поле действует на свободные электроны с электрической силой $F = -eE$, заставляя их двигаться в направлении, противоположном направлению напряжённости поля $\text{E}$ (то есть к положительному полюсу источника). В результате, на хаотическое тепловое движение электронов накладывается дополнительное упорядоченное движение — дрейф. Скорость этого дрейфа ($v_д$) очень мала (порядка $10^{-4}$ м/с) по сравнению со скоростью теплового движения, но она одинакова по направлению для всех свободных электронов. Именно это упорядоченное движение всех свободных электронов и образует электрический ток в проводнике.
Ответ: Когда проводник присоединён к источнику тока, на хаотическое тепловое движение свободных электронов накладывается упорядоченное движение (дрейф) под действием электрического поля, что и создаёт электрический ток.