作业帮电流的速度和光的速度比那个快?
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/29 12:54:28
电流的速度和光的速度比那个快?
电流速度就是电子的速度么?
电流速度就是电子的速度么?
设横截面积为S=1mm^2的铜导线中通过1A的电流.铜在单位体积中的自由电子数为n=8.5*10^28个/m^3,每个电子电荷量q=1.6*10^-19C,电子定向移动速度为v,那么根据公式：I=nqSv得出电子定向移动速度为7.4*10^-5m/s,我们知道,物体分子都是在不停的做不规则的热运动的.常温下,金属中自由电子热运动的平均速率约为10^5m/s.由此可见,在金属导体中,自由电子只不过在速率巨大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动.
既然自由电子的定向移动速率很小,为什么合上开关,电流会立即传到用电器,使它开始工作呢?这是因为“形成电流的速率”不是自由电子的定向移动速率,而是电场传播的速率.电场的传播速率是很大的,它等于光速（3*10^8m/s）.金属导线中各处都有自由电子,电路一旦接通,导线中便以3*10^8m/s的速率在各处迅速地建立起电场,在这个电场的作用下,导线各处的自由电子几乎同时（注意,是“几乎”,时间很短但不为零）开始做定向移动,整个电路中几乎同时形成了电流.
综上所述,电流形成的速度是光速,而导线中电子定向移动速率远远小于光速.
既然自由电子的定向移动速率很小,为什么合上开关,电流会立即传到用电器,使它开始工作呢?这是因为“形成电流的速率”不是自由电子的定向移动速率,而是电场传播的速率.电场的传播速率是很大的,它等于光速（3*10^8m/s）.金属导线中各处都有自由电子,电路一旦接通,导线中便以3*10^8m/s的速率在各处迅速地建立起电场,在这个电场的作用下,导线各处的自由电子几乎同时（注意,是“几乎”,时间很短但不为零）开始做定向移动,整个电路中几乎同时形成了电流.
综上所述,电流形成的速度是光速,而导线中电子定向移动速率远远小于光速.