Как движение электронов создает ток вместо медленной скорости дрейфа

Здесь просто нужно пояснение, как возникает ток из-за движения электронов во внешней цепи, имеющей очень малую скорость дрейфа.

Обычно в аккумуляторе есть клемма с высоким потенциалом и клемма с низким потенциалом. Используя эти две клеммы, замыкается внешняя цепь. Теперь внутри батареи направление тока и потока электронов противоположно направлению внешней цепи. Если я учту, что положительный ток течет от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи через внешнюю цепь, то мы можем сказать, что положительная клемма имеет более высокий потенциал, чем отрицательная клемма батареи.

Теперь, когда мы замыкаем переключатель внешней цепи, в этом случае электроны перемещаются от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи через внешнюю цепь. Но мы также знаем, что скорость дрейфа электрона очень мала. Но когда мы включаем какие-то электрические устройства, через доли секунды они начинают работать. Если скорость дрейфа электронов низкая, то как устройство работает так быстро (я думаю, около скорости света), поскольку мы знаем, что ток течет из-за потока электронов. Итак, как это возможно, в несмотря на то, что электроны имеют такую ​​низкую скорость дрейфа?

Пожалуйста, помогите мне, ребята!!!!!

Хотя сами электроны имеют малую дрейфовую скорость, они начинают двигаться везде одновременно в момент установления разности потенциалов.
Обычно, как я понял, в проводе много электронов (из контекста их атомной структуры). Таким образом, отрицательный полюс батареи имеет электроны, которые имеют высокую энергию (с точки зрения отрицательного заряда). Но остальные электроны не обладают высокой энергией. Так что просто нужно уточнить, отталкивают ли эти высокоэнергетические электроны остальные электроны в атомах по всему проводу. Так что скорость их дрейфа может быть медленной, но они движутся быстро из-за электрического поля, создаваемого отрицательной клеммой батареи. Я прав ?
Электрическое поле действительно мгновенное, но все электроны имеют одинаковый заряд. д "=" 1,6 * 10 − 19  С , а также той же энергии. Электроны движутся из-за разности потенциалов, создаваемой батареей.
Теперь в проводе существует большое количество электронов, а также в электрическом устройстве. Но электроны на отрицательном полюсе батареи имеют высокую энергию. AFAIK любое электрическое устройство представляет собой систему преобразования энергии. Поэтому, когда переключатель включен, в это время электроны с высокой энергией не достигают этого электрического устройства. Но устройство производит продукцию, так откуда берется энергия? Так можно ли сказать, что энергия распространяется от одного электрона к другому? Электроны, находящиеся внутри электрического устройства, как они получают энергию?
Устройство питается от тока, вырабатываемого движущимся зарядом. Электроны на отрицательном полюсе имеют более высокую потенциальную энергию, определяемую выражением U "=" д В . Это не означает, что они «волшебным образом» обладают большей энергией в том смысле, что они заставят (например, электрическую лампочку) светиться ярче. Это потому, что они потеряли эту потенциальную энергию к тому времени, когда они добрались до электрического устройства. Мощность электрического устройства получается из напряжения, умноженного на ток п "=" В я , оба из которых устанавливаются сразу после закрытия цепи.
кросс-пост по электронике SE electronics.stackexchange.com/q/100008/97373

Ответы (5)

Правильно ли я понимаю, что вы можете перефразировать свой вопрос так: «электроны движутся так медленно, почему, когда я щелкаю выключателем света, свет загорается практически мгновенно?»?

Это правда, что электроны движутся очень медленно. Но этим электронам не нужно перемещаться по проводу, чтобы питать вашу лампочку.

В электромагнетизме мы имеем уравнение неразрывности ∇ Дж "=" 0 . Там написано, что ток не может «скапливаться» где-то в проводе. Поэтому, когда вы щелкаете выключателем, все электроны в проводе начинают двигаться одновременно.

Это аналог велосипеда — когда вы начинаете крутить педали, начинает двигаться вся цепь, а не звенья, расположенные ближе всего к педалям.

Обычно, как я понял, в проводе много электронов (из контекста их атомной структуры). Таким образом, отрицательный полюс батареи имеет электроны, которые имеют высокую энергию (с точки зрения отрицательного заряда). Но остальные электроны не обладают высокой энергией. Так что просто нужно уточнить, отталкивают ли эти высокоэнергетические электроны остальные электроны в атомах по всему проводу. Так что скорость их дрейфа может быть медленной, но они движутся быстро из-за электрического поля, создаваемого отрицательной клеммой батареи. Я прав ?
Они не двигаются быстро; они толкают и притягивают («отталкивают», как вы говорите) электроны перед собой. Это можно сравнить с цепью на велосипеде.
Хорошо, теперь по всему проводу существует большое количество электронов, а также в электрическом устройстве. Но электроны на отрицательном полюсе батареи имеют высокую энергию. AFAIK любое электрическое устройство представляет собой систему преобразования энергии. Поэтому, когда переключатель включен, в это время электроны с высокой энергией не достигают этого электрического устройства. Но устройство производит выход, так откуда же поступает энергия? Так можно ли сказать, что энергия распространяется от одного электрона к другому? Электроны, заключенные в электрическом устройстве, как они получают энергию?
Когда вы едете на велосипеде, вы поворачиваете педали, шестерня начинает вращаться, и это оказывает усилие на звенья цепи, которые в данный момент зацеплены в шестерне. В тот момент, когда вы это делаете, начинает вращаться и противоположная шестерня. Откуда берется эта энергия и как она передается на другую передачу?
«можно ли так сказать, что энергия распространяется от одного электрона к другому» — да, и это происходит быстрее, чем дрейфовая скорость электронов.
Хорошая аналогия...
Я думаю, что еще одним хорошим примером является колыбель Ньютона. Если вы начнете толкать мяч с одного конца, остальные мгновенно начнут двигаться. Независимо от скорости, которую вы применяете на одном конце, другой сразу же будет двигаться с той же скоростью. Это информация о том, что им «нужно двигаться», которая движется быстро (со скоростью света), а не сами частицы.
@luk32: правильно, а в случае с колыбелью Ньютона я думаю, что шар на дальнем конце начинает двигаться не совсем мгновенно, а после задержки примерно со скоростью звука в стали вдоль ряда. Не примерно скорость входящего мяча по ряду :-)
@SteveJessop Почему звук, а не свет? Моя интуиция такова, что «прикосновение» передается в первую очередь электромагнитными силами. Я знаю, что есть силы Ван-дер-Ваальса, но думаю, что они тоже связаны с обменом фотонами. (Конечно, это все еще на порядок отличается от «наблюдаемого движения», поэтому исходная точка сохраняется так же твердо).
@SteveJessop, потому что скорость звука (в материале) — это скорость, с которой вибрации (звук!) распространяются по материалу.
@luk32: Что говорит Квоут. Скорость звука в материале — это скорость, с которой через него проходит физическая ударная волна. Другими словами, если вы ударите один конец, это время, необходимое для движения другого конца. Это правда, что все это связано с электромагнитной силой — боюсь, я не могу объяснить, почему скорость звука в проводящем материале может быть меньше скорости распространения разности электрических потенциалов...
@SteveJessop Но вибрации являются внутренними для системы, я говорю о ситуации, когда все шары касаются друг друга, и вы толкаете один. С этой точки зрения у вас нет вибраций, и система движется как единое целое. Я не уверен, что понятие «прикосновение» должно быть связано с внутренней вибрацией, может быть, я не уверен.
@luk32: Я повторяю, если вы ударите один конец, это время, необходимое для того, чтобы другой конец сдвинулся :-) Не имеет большого значения, является ли движение вибрацией (то есть за ним следует вибрация). движение в противоположном направлении) или нет, хотя я осмелюсь сказать, что при некоторых обстоятельствах это имеет значение. В сверхзамедленной съемке и при достаточном увеличении можно было увидеть, как волна сжатия распространяется по длине ряда шаров при ударе.
(в принципе мог видеть, я имею в виду. Я думаю, что на самом деле искажение будет мизерным для низкоскоростного удара).
@SteveJessop Я думаю, что основное различие будет заключаться в разнице между «ударить» и «уже касаться». Я недостаточно работаю с механикой, чтобы быть уверенным. Хотя могу поспрашивать. Я могу получить правильный научный ответ, если это представляет интерес. Также «удар» может двигаться со скоростью звука, НО вся система (по крайней мере, промежуточные шары) неподвижна по отношению к системе отсчета «внешнего мира», если вы просто ударяете один шар о другой, это нечто другое. при перемещении всей системы.
@ luk32: но если у вас есть стальной рельс, он уже «соприкасается» на всем протяжении. Тем не менее, звуковые и другие ударные волны распространяются в нем со скоростью примерно 6000 м/с, что совсем не близко к скорости света. Кажется, вы говорите, что импульс будет распространяться быстрее, чем через ряд шаров. Мне было бы интересно узнать, какая связь между скоростью продольных и поперечных волн, но я думаю, что это все в основном не по теме, поскольку это просто аналогия для реального вопроса.
@SteveJessop Звук да, конечно, я думаю, что спор, или, скорее, моя проблема, заключается в том, движется ли природа явления, о котором мы говорим, всей системы или просто привносится в нее фононическое возбуждение. Может быть, это то же самое. Я вообще-то думаю, что это тема для другого банкомата. Мне это интересно, и все же не очень актуально для того, кто здесь.

Информация о начале течения тока передается посредством распространения электромагнитных волн, а не с дрейфовой скоростью электронов. Следовательно, любой электроприбор включается практически мгновенно при замыкании выключателя.


Хотя скорость электрона очень мала, почти мгновенно распространяется именно электрическое поле . Это приводит к тому, что все электроны в проводе начинают двигаться одновременно (почти).

Теперь в проводе существует большое количество электронов, а также в электрическом устройстве. Но электроны на отрицательном полюсе батареи имеют высокую энергию. AFAIK любое электрическое устройство представляет собой систему преобразования энергии. Поэтому, когда переключатель включен, в это время электроны с высокой энергией не достигают этого электрического устройства. Но устройство производит выход, так откуда же поступает энергия? Так можно ли сказать, что энергия распространяется от одного электрона к другому? Электроны, заключенные в электрическом устройстве, как они получают энергию?
Электрическое поле — это силовое поле , которое устанавливается почти мгновенно. Это поле отвечает за движение электрона. Это включает в себя все электроны в проводе, в устройстве... Тогда энергия возникает в результате работы , совершаемой электрическим полем над электронами.

Электромагнитная сила распространяется не электронами, а фотонами. По определению они движутся со скоростью света (в материале). Импеданс и емкость играют роль в том, как быстро система реагирует на ваше включение / подключение батареи, но, как правило, они очень малы в простом проводе.

Электроны движутся за счет электромагнетизма (в данном случае именно за счет разности электрических потенциалов), а электромагнитное поле вызвано движением электронов. Скорость, с которой они движутся и вынуждены двигаться, не имеет ничего общего со скоростью распространения движущего их электромагнитного поля.

С таким же успехом можно сказать: «Я шел домой со скоростью 4 мили в час, когда позвонил своему другу и пригласил его встретиться со мной у меня дома. Он ехал туда со скоростью 30 миль в час. Учитывая, что мы движемся с такой скоростью, как телефонное сообщение может передаваться быстрее? ". Аналогия не идеальна, поскольку ходьба сама по себе не вызывает телефонных звонков, а энергия для движения транспортного средства не поступает через телефонный звонок. Сходство в том, что сигнал был вызван (косвенно) вашим движением домой, и это заставило вашего друга переехать. Несмотря на эту причинно-следственную связь, ни сигнал, ни энергия не распространялись ни одним из этих движений.

Это должно прояснить ответ Мартина Петрея. Электроны имеют электрическое поле, и это поле уже установлено между каждым электроном в проводнике за счет межполевой связи. Это похоже на длинную вереницу железнодорожных вагонов, где их сцепки уже сжаты для толкания или уже натянуты для тяги. Вы толкаете или притягиваете один электрон, и эта связь между полями толкает или притягивает каждый электрон так, что на другом конце проводника происходит почти одновременное действие.

Привет, Фрэнк, и добро пожаловать на биржу стека физики! Как правило, если ответ уже есть, отвечайте только в том случае, если у вас есть новая точка зрения.
Как движение электронов создает ток вместо медленной скорости дрейфа
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v