电子移动速度、电场建立速度、信号传输速度

有三种速度: 1、导体中的自由电子做热运动的速率是 10^5 m/s 的数量级,这个速度对形成电流无贡献。 2、自由电子定向移动速率是 10^(-5) m/s 的数量级,这个速度是形成电流的。 3、导体中建立电场的速率是光速(3*10^8 m/s)。 在导体两端加上电压后,导体中以光速的快慢建立起电场,使导体中的自由电子立即开始做定向移动形成电流,只是这些自由电子定向移动是非常慢的。   你说的信息传送速率(在导体中),也可认为等于光速。

追问

形成电流的电子定向移动速率为什么不是光速? 电流不就是光速吗 ···

回答

电子定向移动速率是很小的,而形成(建立)电场的速率才等于光速。 打个比方:一条很长的大街上有非常多的人在行走,由于各人的行走方向杂乱无章,所以不能形成“人的定向移动”。当某个指挥者一声令下,全部人同时往一个方向“定向移动”,但各人的行走速率很小的,只是这个“定向移动”在极短时间内就由无到有了。   可见,导体中的自由电子是在极短时间内同时“定向移动”(这个时间就是电场建立的时间),有了“定向移动”就有了电流,但并不是说电子定向移动快,而是各个自由电子从“杂乱无章”运动到“定向移动”的过程非常快。

追问

难道电流的速度就是取决于电场建立的速度?

回答

应当说,电流形成的速度就是取决于电场建立的速度。 如果把“电流”与“水流”来比较,容易看出电流的速度就应由电子定向移动的速度来决定,这个速度是很小的。

追问

1 “电流的速度就应由电子定向移动的速度来决定,这个速度是很小的“?? 什么情况 不是说电流的速度是光速吗? 2 i=q/t 这里是电流强度,跟q数量有关 这个可以理解为跟q(电子?)的速度有关吗? 越来越乱~~

回答

1、是形成电流的速度等于光速。 2、公式 i=q / t 中,q是在时间 t 内通过导体横截面的电量。这个q的数值当然与电子通过这个横截面的数目有关,也就是与电子定向移动的速率有关。   若设电子的定向移动速率是V,导体横截面积是S,单位体积内有自由电子数目是N,则在时间 t 内,电子定向移动的距离是 L=V t ,那么在这段时间内通过导体横截面的电子数目是 N*S*L=N*S*V t ,所以电流强度是 i=q / t=(e*N*S*V t)/ t=e N*S*V ,e是一个电子的电量。

追问

1 ”这个q的数值当然与电子通过这个横截面的数目有关,也就是与电子定向移动的速率有关。“其实不只是速率V影响,也可以是这个截面的电子数量N影响吧? 2 电流建立的速度肯定是光速,但你这么说电流流动的速度不是光速了 ?

回答

1、是的。准确地说,应是q与N、V都有关。 2、电流的流动就象水的流动。电流的流动速度当然不是光速。 这里要注意一点,平时所说的信号的传输速率可以说等于光速,它也是指电场的传输速率有这么大,但并不是指电流的流动速度有这么大。   例:在流动的河水中发出一个声响,那么声音在水中的传输速度较大,比水流的速度大很多。 不能把声音在水中的传输速度理解为水流的速度。

提问者评价

所以信号的传输就是电场的变化。 怒谢!

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