С какой скоростью двигается электрон?

15878

Когда мы говорим об элементарных частицах, в голову сразу же приходят световые скорости и мгновенная передача данных. Но поверите ли вы, что электрон на самом деле движется даже медленнее, чем обычная улитка? Попробуем устроить небольшое соревнование и наглядно доказать, что улитка сможет опередить электрон.

Итак, проведем сравнение конкурентов.

Улитка – это брюхоногое, обитающее в лесах, парках, лугах и близ водоемов. Питается дикими и культурными растениями. Носит на спине красивую раковину, в которой пережидает зиму.

Электрон – это отрицательно заряженная элементарная частица, «обитающая» в атомах всех химических элементов. Электроны любят «питаться» электрическим  полем, под воздействием которого начинают упорядоченно двигаться в определенную сторону, создавая электрический ток и активируя подключенные к розетке телефоны.

Казалось бы, какое может быть сравнение скоростей между улиткой, ползущей по земле, и электронами, двигающимися в проводе? Ведь скорость улитки составляет не больше 3 м/ч, а  Но всё-таки у улитки существует возможность опередить электрон в скорости, и произойдет это в тот момент, пока элементарная частица движется в проводнике.

На первый взгляд, кажется, что электроны двигаются в проводе с огромной скоростью — ведь когда мы нажимаем на выключатель, лампочка в комнате загорается мгновенно. Но на самом деле это не электроны бегут по проводу со световой скоростью, а электрическое поле (то самое, которым «питаются» электроны) распространяется по всему проводнику со скоростью света, заставляя электроны упорядоченно двигаться в одну сторону одновременно по всей длине провода.

А скорость движения самих электронов не такая уж и большая. Её можно вычислить по следующей формуле:

I= n·A·V·Q, где

I – сила тока;
n – количество электронов на кубический метр;
A – сечение провода;
V – скорость течения электрона;
Q – заряд электрона;

 

Например, сила тока равна 1 Ампер, количество электронов в медном проводе составляет 8.5 × 1028 на м3, заряд электрона равняется 1.6 × 10-19 , сечение провода возьмем 0,8 мм2.

Чтобы найти V, нам необходимо будет I поделить на n·A· Q. Произведя вычисления, мы получим результат, равный 1,4×10-4  м/с. Это значит, что за одну секунду электрон проходит примерно одну седьмую часть миллиметра. Получается, час электрон сможет преодолеть расстояние, приблизительно равное 0,5 метра. Улитка же в это время, как мы помним, успеет преодолеть целых 3 метра.

Получается, электрон останется далеко позади, и заслуженную победу одержит улитка.

Иллюстрация: depositphotos|siloto

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

comments powered by HyperComments
Юрий
2015-09-07 13:55:45
это может быть верным только в том случае, если электроны двигались бы по прямой вдоль провода.Однако этого никто не видел и не доказал.С корее всего они движутся по сложной траэктории в виде спирали вдоль оси провода, шаг и диаметр которой кратен размеру кристаллической решетки.Как известно магнитное поле является вторичным электрическому и возникает в процессе вращения электрона.Так электроны вращаясь и продвигаясь вдоль проводника создают магнитные поля и суммируясь в общее магнитное поле провода.Т.о. у электрона две скорости .Одна вдоль провода и другая на спиральной траэктории.Можно посчитать что вторая ,истинная скорость будет гораздо выше первой.