Что понимают под скоростью распространения электрического тока? совпадает ли она со...

0 голосов
54 просмотров

Что понимают под скоростью распространения электрического тока? совпадает ли она со скоростью движения свободных зарядов в проводнике ?


Физика (68 баллов) | 54 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов

Вот именно распространяется - со скоростью света в этом проводнике. 
Т. е. замкнув цепь где-то на Земле, получим электрический импульс на Луне через секунду с копейками. 
Но скорость движения носителей заряда составляет миллиметры в секунду; и это зависит от проводника. 

P.S. Плотность тока: j = I/S = neV, где n = N/(LS) - концентрация электронов (количество в единице объёма проводника) , e - заряд электрона. 
Отсюда находим скорость: V = j/(ne). 
Т. к. ток по закону Ома: I = U/R, а сопротивление: R = ρL/S, то I = US/(ρL) и j = U/(ρL). 
Подставляем j в формулу скорости (учитывая, что 1/ρ = σ и выражение для n): V = U/(nρLe) = USσ/Q. 
Здесь U - напряжение, S - поперечное сечение проводника, σ - его удельная проводимость, Q = Ne - свободный заряд в проводнике (для металлов ne порядка 10^10 Кл/м³). 
При напряжении U = 1000 В для медного σ = 5,8*10^7 См/м проводника длиной L = 10 км = 10^4 м и сечением S = 1 см² = 10^-4 м² скорость движения электронов под действием тока составляет примерно 0,6 мм/с.

(30 баллов)