Медленно, чем черепаха - скорость электричества

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-16 10:17

Вы можете быть удивлены, узнав, что электроны протекают через типичную медную проволоку помедленнее чем идет черепаха.

Каждый провод, который проводит поток электронов, создавая полезный электрический ток, состоит из миллиардов атомов. Чтобы двигаться по ней, электроны должны проходить по этим атомам, случайным образом зигзагообразно перемещаясь по их пути, в результате чего чистый поток, называемый «скорость дрейфа», в заданном направлении идет довольно медленно.

Как медленно? Для его вычисления мы используем эту формулу: I = n * A * v * Q или v = I / (n * A * Q)

I - ток, n - количество электронов на кубический метр, A - поперечное сечение провода, Q - заряд электрона, v - скорость дрейфа электронов.

Поскольку число электронов в медной проволоке (n) составляет 8,5 * 10²⁸ на м³, а заряд электрона (Q) равен 1,6 * 10^-19C, если мы также знаем площадь поперечного сечения и ток, мы можем вычислить скорость дрейфа электронов.

Например, предположим, что у вас ток 14 ампер и медный провод с поперечным сечением 3 * 10^-6 м², Подключите все числа, и вы получите, что электроны движутся со скоростью 3,4 * 10^-4 м / с - или около одной трети миллиметра в секунду.

Чтобы выразить это в значениях, которые легче осмыслить, это работает примерно до 1,2 м (4,1 фута) в час - скорость намного медленнее средней черепахи, которая может покрыть около 800 футов за это же время.

Итак, как получается, что что-то, что существенно медленнее, чем черепаха, может более или менее мгновенно включить свет через комнату?

Цепная реакция.

Атомы в проволоке забиты щеке к челюсти, которая, хотя и замедляет ход, также имеет более или менее упирающиеся друг в друга электроны. Когда переключатель включен, благодаря электрической разности потенциалов, создаваемой генератором, создается сила для перемещения электронов при каждом нажатии на ее сосед, который, в свою очередь, толкает его соседа и т. Д. Через весь провод.

Таким образом, в то время как никакие электроны не увеличивают длину провода, чтобы включить свет, как вы могли подумать раньше, он заканчивается, похоже, что это то, что происходит. Это не похоже на то, как при включении крана вода мгновенно выходит, несмотря на то, что ваш источник воды может находиться в нескольких милях от него.

Бонусный факт: