電子移動(dòng)速度是電流速度嗎？

肖菲發(fā)布于2024-03-07 15:05 142 6 標(biāo)簽：電工,電子移動(dòng)速度

眾所周知，電流是由自由電子的定向移動(dòng)形成的，而自由電子的定向移動(dòng)是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔?。這個(gè)力由電壓產(chǎn)生，因?yàn)橛须妷壕鸵馕吨嬖陔妶?chǎng)，電子帶有電荷，處于電場(chǎng)中必定會(huì)受到電場(chǎng)力的作用。 （超多電工課程免費(fèi)看，點(diǎn)擊即可跳轉(zhuǎn)）

例如一根電線，不接在電路中，其內(nèi)部也含有大量自由電子，但這些電子因?yàn)?/span>沒有受到外力，所以它們的運(yùn)動(dòng)不是定向的，而是無規(guī)則的。若把這根電線接在電源上，其內(nèi)部所有的電子都會(huì)受到同一個(gè)電場(chǎng)力，所以它們的運(yùn)動(dòng)方向一致，從電源負(fù)極經(jīng)電線移向電源正極。

那么問題來了，我們知道電路在接通時(shí)，從電源到負(fù)載的距離即使是幾十甚至上百公里，負(fù)載也會(huì)很快就開始工作，這是不是說明自由電子在電路接通瞬間就直接從電源移動(dòng)到負(fù)載了呢？顯然并不是，那這是怎么回事呢？

其實(shí)，電流的速度接近光速，為電磁波（或者說電場(chǎng)）的傳播速度，即3×10^8m/s。也就是說，即使電源到負(fù)載長達(dá)10萬公里，電流也僅需1秒就能傳達(dá)。但這個(gè)速度不是電子的移動(dòng)速度，實(shí)際上電子的移動(dòng)速度非常慢（相對(duì)于光速）。

其實(shí)，之所以電流速度這么快，是因?yàn)殡妶?chǎng)在電路中傳播得夠快，所以線路末端的電子在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)受到電場(chǎng)力的作用開始移動(dòng)。換言之，電路的接通，不是因?yàn)樽杂呻娮訌碾娫炊艘苿?dòng)到了負(fù)載端，而是負(fù)載端本來就存在的電子開始了移動(dòng)。

為了便于理解，我們用一個(gè)例子說明，一條170米的隊(duì)伍排隊(duì)進(jìn)場(chǎng)做核酸，一開始大家都不動(dòng)，等待工作人員的命令，此時(shí)隊(duì)伍的末端就在場(chǎng)地的入口處，而工作人員在隊(duì)伍的開頭，然后工作人員開始喊口令“開始”，這個(gè)口令以聲速340m/s傳播，0.5秒后隊(duì)伍末端的人聽到口令開始移動(dòng)，而整個(gè)隊(duì)伍也跟著第一個(gè)人開始往前移。

類似的，隊(duì)伍中的每個(gè)人就相當(dāng)于自由電子，隊(duì)伍的長度就相當(dāng)于電線的長度，工作人員開始喊口號(hào)就相當(dāng)于開關(guān)閉合電源接通，聲速的傳播就相當(dāng)于電場(chǎng)的傳播，隊(duì)伍首段為電源，末端為負(fù)載。開關(guān)閉合，電場(chǎng)開始傳播，線路末端的電子感受到電場(chǎng)力開始移動(dòng)，然后沿線分布的所有電子也跟著移動(dòng)，從而形成電流，這就是電流的產(chǎn)生原理。

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