Номер 3, страница 133 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Упражнение 29. Параграф 36. Электрический ток в металлах. Глава 2. Электрические явления - номер 3, страница 133.

Условие.

3. В чём различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике, когда он присоединён к источнику тока и когда отключён от него?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Различие в движении свободных электронов в металлическом проводнике заключается в характере их движения: является ли оно полностью хаотическим или имеет упорядоченную составляющую.

Когда проводник отключён от источника тока

В отсутствие внешнего электрического поля свободные электроны в металле находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении. Это движение аналогично движению молекул идеального газа. Электроны движутся с очень большими скоростями (при комнатной температуре их скорость достигает $10^5$ – $10^6$ м/с) по случайным траекториям, постоянно сталкиваясь с ионами, расположенными в узлах кристаллической решётки. Поскольку движение абсолютно беспорядочно, в любой момент времени через любое поперечное сечение проводника проходит в среднем одинаковое количество электронов в обоих направлениях. В результате этого суммарный перенос электрического заряда равен нулю, и, следовательно, электрический ток отсутствует.

Когда проводник присоединён к источнику тока

При подключении проводника к полюсам источника тока (например, батареи) внутри проводника создаётся электрическое поле, направленное от положительного полюса к отрицательному. Это поле действует на каждый свободный электрон с силой $F = qE$, где $q$ — это заряд электрона ($q = -e$), а $E$ — напряжённость поля. Под действием этой силы электроны, сохраняя своё хаотическое тепловое движение, приобретают дополнительную небольшую скорость, направленную против вектора напряжённости электрического поля (то есть к положительному полюсу источника). Это упорядоченное движение всех свободных электронов в одном направлении называется дрейфом, а средняя скорость этого движения — дрейфовой скоростью. Дрейфовая скорость очень мала по сравнению со скоростью теплового движения и составляет всего лишь доли миллиметра в секунду (порядка $10^{-4}$ – $10^{-3}$ м/с). Однако именно это упорядоченное движение (дрейф) огромного числа электронов и создаёт электрический ток в проводнике.

Ответ: Когда проводник отключён от источника тока, свободные электроны в нём совершают только хаотическое тепловое движение, и электрический ток отсутствует. Когда проводник присоединён к источнику тока, на это хаотическое движение накладывается упорядоченное направленное движение (дрейф) электронов под действием электрического поля, которое и представляет собой электрический ток.