Номер 4, страница 122 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Скорость направленного движения электронов в проводниках вашей квартиры составляет доли миллиметра в секунду. Почему же при нажатии на клавишу выключателя лампочка вспыхивает сразу?

4. Несмотря на то, что скорость направленного движения (дрейфовая скорость) отдельных электронов в проводнике действительно очень мала и составляет доли миллиметра в секунду, лампочка загорается практически мгновенно. Это происходит потому, что загорание лампы зависит не от скорости отдельных электронов, а от скорости распространения электрического поля по цепи.

Можно провести аналогию с длинной трубой, полностью заполненной водой. Если на одном конце трубы открыть кран (создать давление), то вода из другого конца начнет вытекать почти сразу же. При этом каждая отдельная молекула воды сдвинется лишь на незначительное расстояние. То же самое происходит и в электрической цепи.

Металлический провод уже содержит огромное количество свободных электронов, которые находятся в хаотическом тепловом движении. Когда мы нажимаем на выключатель, мы замыкаем цепь, и источник тока создает в ней электрическое поле. Это поле распространяется по всей длине провода со скоростью, близкой к скорости света (около $300\;000$ км/с).

Электрическое поле действует на все свободные электроны в проводнике практически одновременно, заставляя их начать упорядоченное движение. Таким образом, электроны, которые уже находились в нити накала лампочки, приходят в движение в тот же миг, что и электроны у выключателя. Их упорядоченное движение приводит к разогреву нити и ее свечению. Энергия от источника к лампе передается через электромагнитное поле, а не путем переноса вещества (электронов) от выключателя к лампе.

Ответ: Лампочка вспыхивает сразу, потому что при замыкании цепи электрическое поле распространяется по проводам со скоростью, близкой к скорости света. Это поле мгновенно заставляет двигаться свободные электроны по всей длине цепи, в том числе и те, что уже находятся в нити накала лампы, что и вызывает ее свечение. Скорость же направленного движения самих электронов при этом действительно очень мала.