電流有速度嗎?如果有,那麼會是光速嗎?
答案:電場的速度是光速,而電流的速度是龜速。
當閉合開關後,電源以光速在電路中建立起電場,並且驅動電路導電材料中的自由電子幾乎同時沿著與電場方向相反的路徑發生漂移運動,由此出現了電流。
電子的漂移速度V與電場強度E的大小成正比,即:v=μE,這裡的v是電子漂移速度,而μ叫做電子的遷移率,E當然就是電場了。
電子的漂移運動形成的電流密度J為:J=nev。這裡的n是自由電子的密度,e是電子電量。
可以計算出,對於直徑為1mm的銅導線,當流過的電流為1A時,導線中自由電子的漂移速度僅僅為0.1mm/s。比起電場的光速來,這個速度用龜速來形容還嫌過大,應當是蝸牛速度。
儘管電子的漂移速度如此緩慢,但電子產生的效應卻十分驚人。例如導體發熱就是自由電子與晶體點陣上的原子撞擊,使得金屬晶體熱振動加劇,由此出現的焦耳熱。
不過,人們心目中的電流速度應當是光速。在這裡,「電流速度」中的電流,應當是指廣義中的電氣現象,而不是指電子。在人們的心目中,電流應當是召之即來揮之即去。它等同與電氣中的「氣」,是電現象的象徵吧。
某次在公共汽車上,遇見兩位初中生在辯論。一位學生說電流是光線的速度,另一位學生說電流是跑步的速度,兩位學生辯論十分有趣,但都離不開「某位老師說的……」這句話。
我忍不住對他們糾正了一下,學生開始還願意聽,但後來就不耐煩了。學生說,「反正我們老師說電流是跑步速度!」,然後就不理我了。
也是,師生之誼大於天吶!
敲擊一根鐵軌時
鐵軌上每個鐵原子的運動速度都很慢,一秒鐘移動了1毫米這樣就不錯了————類比於電子的速度。
但鐵原子的運動形式(震動)傳遞的很快,每秒鐘三千米————這就是類比於電場的速度。電場的傳遞速度就是光速三十萬千米每秒
舉個不太恰當的例子:一百小朋友排成一隊,現在隊伍需要前進一個身位,最後一個小朋友從隊尾跑到隊首和全體小朋友集體向前走一步都可以做到,但是速度不同啊。把一百個小朋友換成一百萬個小朋友是不是更明顯了?最後把小朋友想成電子。
先說結論:電場建立速度是光速,電流速度就差遠了。來來來,聽說你不信,那就只能實驗來證明了(笑)材料:首先你要一台示波器,兩個相同的探頭,一段電線實驗精度:
取決於示波器採樣率,兩個探頭傳輸延遲差,還有電線有沒有斷(逃
搭電路:電源正--探針1--電鍵--長度Lm的電線--探針2--電源地動作:閉合一下電鍵實驗現象:示波器上升沿觸發得到延遲如圖所示:(註明下這張圖是qqfzty做的結果)2G採樣率 1m觸發延遲3.44ns電場建立速度:290697674.4m/s
我們再看看虎哥大佬的實驗:400m觸發延遲1.4us左右電場建立速度:285714285.7m/s(圖源科創論壇)
https://bbs.kechuang.org/t/12647非常高端的實驗(滑稽)我記得電流速度好像是每秒三米多吧!電場形成的速度是光速。
你可以這樣理解,一個管道里堆滿了小球(電子),你輕輕推動小球,小球以很低的速度運動,但是由於管道里全是小球,那在你推的瞬間,管道另一頭就感知到了運動(電場形成)。
不過這個例子並不準確,這牽扯到力的傳遞問題。絕對剛體傳力不需要速度,但沒有絕對剛體,所以傳遞力需要速度,所以實際上並不可能如電場形成那麼快(跑題了)好6的問題。。。不過很有物理意義。在通常的電路中(比如家用電器的電路),電子的宏觀移動速度不過每秒一厘米,可以算是電流的速度。。。。但是電能傳播的速度並不是電流的速度,這也是打開開關後燈立刻就會亮的原因。電能傳播的速度是光速。 順便指出電能傳播的速度方向並不一直是沿著導線的。空間中每一點的能流密度由坡印廷矢量S=(E叉乘H)給出。
載流子漂移速度很慢,但是信號在導線中以電磁波傳輸,速度是光速除以根號下相對介電常數。
電流是電子的移動吧,電子有質量的
有 很慢 小時候插頭插上另一端電腦要幾秒後才亮
電流只有大小和方向 ,沒有速度。題主可能想的是電流傳遞的速度。 那麼這個速度等於電場傳遞的速度,一般為光速。
高二物理上冊,第一節課講電流的,例題就是算電流速度的,如果我沒記錯的話
不知道是我的物理老師錯了,還是你們的物理老師錯了。一般都是把電流的速度叫做你們說的建立電場的速度,就是光速。電流≠電子定向移動。
電流的傳播速度不是電子的運動速度,而是是電場的傳播速度,也就是光速。
而導體中電子在電場作用下的「定向運動「速度是非常慢的,參考排名第一的計算結果是0.1mm/s;而電子的」無規則熱運動「是很快的(10^5m/s)。這個定向速度分量僅僅是總速度的10^-9!那麼電流實際是對大量電子的微觀運動進行統計的宏觀結果。
由於導體內自由電子的密度實在太大了,所以不需要多快的定向速度就形成了較大的電流。
其實對於高飽和載流子速度的半導體,載流子(電子、空穴)的定向運動速度可以達到與熱運動同樣的數量級。
由於導體內的各種散射機制,電子的最大定向速度受制於材料特性。
1庫侖相當於6.24x10^18電子
銅導線為例
銅原子直徑2.55*10^-10m
1平方毫米銅導線截面可以排列0.154*10^14個銅原子。
假設每個銅原子,有1個電子可以自由移動(銅是二價,實際可以假設為2個)
1安培電流,需要移動 405 194個銅原子的位置。
也就是1.03*10^-4m的距離
0.1毫米。
電場形成速度是C但是電子在導線里的移動速度是很低的,大約是n*10^-5 m/s這個數量級吧
電荷定向移動形成電流。
現在讓好多小朋友手拉手圍成一圈,你要通知每個小朋友順時針運動。那麼,你要一個個和他們講,要順時針運動了。實際上,你通知他們的速度就是光速。所以,電路形成迴路之後馬上就能使用用電器而無需等待。
但是小朋友開始順時針運動的速度,卻是很慢的,可能還有磕磕碰碰。
所以,電流的速度或者說電荷在導體中速度是很慢的。你能感覺的快其實是通知所有小朋友一起跑那個速度快,而不是小朋友本身跑得快。
你對著一群小朋友喊,預備,轉。然後一下子他們都手拉手轉起來了。感受一下。
電流的速度可以是龜速,也可以是光速,這取決於驅動電子運動的能量大小。日常生活中普通導線的電子移度很慢。也有快的時候,比如超高速的撞擊電離。所以要看你是怎麼理解了。
高中人教版物理選修一上有計算過程
https://www.zhihu.com/question/52511629/answer/130929591我的這個回答里有計算
有一次,晚上停電了,走在路上來電了,每家每戶是按順序亮燈的,不是一瞬間都亮起來
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