Номер 2, страница 122 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. В чём различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике, когда он присоединён к полюсам источника тока и когда он отключён от них?

Различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике в двух указанных случаях является фундаментальным для понимания природы электрического тока.

Решение

Когда проводник отключён от источника тока

В этом случае свободные электроны в металле находятся в непрерывном тепловом движении. Это движение является хаотическим и беспорядочным. Электроны движутся с огромными скоростями (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, в среднем через любое поперечное сечение проводника за любой промежуток времени проходит одинаковое количество электронов в обоих направлениях. В результате нет направленного переноса заряда, средняя скорость упорядоченного движения (дрейфовая скорость) равна нулю, и электрический ток в проводнике отсутствует.

Когда проводник присоединён к полюсам источника тока

При подключении к источнику тока в проводнике создаётся постоянное электрическое поле. Это поле действует на свободные электроны с силой $F = qE$ (где $q$ – заряд электрона, $E$ – напряжённость поля), заставляя их двигаться упорядоченно. Поскольку заряд электрона отрицателен ($q = -e$), они движутся в направлении, противоположном направлению электрического поля (т. е. к положительному полюсу источника).

Это упорядоченное движение, называемое дрейфом, накладывается на хаотическое тепловое движение. Таким образом, каждый электрон по-прежнему движется по сложной ломаной траектории, но при этом смещается в определённом направлении. Скорость этого дрейфа очень мала (около $10^{-4}$ м/с), но поскольку в нём участвует огромное число электронов, возникает заметный суммарный перенос заряда. Это упорядоченное движение свободных электронов и есть электрический ток.

Ответ: Когда проводник отключён от источника тока, свободные электроны в нём совершают только хаотическое тепловое движение, их средняя скорость направленного движения равна нулю, и ток отсутствует. Когда проводник присоединён к источнику тока, на это хаотическое движение накладывается упорядоченное движение (дрейф) под действием электрического поля. Это упорядоченное движение и является электрическим током.