Занимательная радиотехника

Раздел: Техника

Электрический ток распространяется по проводам с баснословной скоростью, практически равной скорости света. Триста тысяч километров в секунду пробегает по проводам электрический сигнал.

Электрический ток в проводах представляет собой движение электронов. Значит ли это, что электроны движутся в проводах со скоростью света?

Нет, не значит. При замыкании цепи вдоль проводов распространяется электрическое поле, причем это распространение происходит со скоростью света. Если замкнуть электрическую цепь огромной длины, то через одну секунду электроны действительно начнут двигаться на расстоянии 300 ООО км от места замыкания. Однако там будут двигаться не те электроны, которые начали двигаться в момент замыкания у места замыкания. Это будут другие, так сказать, «местные» электроны. Распространяющееся со скоростью света поле приводит в движение электроны в тех участках провода, которых оно достигло.

А сами электроны? Они движутся крайне медленно. Кроме того, характер их движения таков, что скорость их весьма неопределенна.

В образовании электрического тока участвуют свободные электроны, содержащиеся в металле в огромном количестве (число свободных электронов примерно равно числу атомов). Однако эти электроны движутся не только в результате воздействия электрического поля и при отсутствии поля они не остаются неподвижными. Они находятся в постоянном хаотическом тепловом движении. Это движение электронов в металле чрезвычайно затруднено. Электроны испытывают непрестанные столкновения как с другими электронами, так и с атомами и в результате этих столкновений изменяют направление своего движения, уменьшают скорость и зачастую отскакивают в обратном направлении.

Практически тепловая скорость движения электронов в проводах составляет всего лишь несколько десятков километров в секунду. Почти .никакого электрического действия это тепловое движение электронов не производит, хотя всякое движение электронов представляет собой электрический ток. Объясняется это хаотическим характером теплового движения: любому числу электронов, движущихся в каком-нибудь направлении, всегда соответствует такое же количество электронов, движущихся в противоположном направлении.

При воздействии на электроны электрического поля возникает, кроме такого хаотического, еще и упорядоченное движение электронов в одну сторону. Это не означает, что при наличии поля все свободные электроны движутся в одну сторону. Скорость, которую электроны приобретают под действием поля, сравнительно невелика, но она складывается со скоростью теплового движения. Это означает, что электроны, двигавшиеся в направлении действия поля, увеличат свою скорость, а движение электронов в обратном направлении замедлится. В итоге вся масса свободных электронов будет смещаться в направлении действия поля. Это смещение мы и называем электрическим током.