光速你可能知道,那電的速度你還知道嗎?

我們都知道光速是每秒30萬千米,這個速度基本是我們所有已知可移動物體的極限了。


光速你可能知道,那電的速度你還知道嗎?

但是,不知道你有沒有好奇過,每次我們一打開電燈開關,電燈立刻就亮了,感覺電的速度同樣也非常快。

那麼電的速度到底有多快呢?能不能量化一下呢?

接下來就讓我們來看一看電到底有多快吧!

光速你可能知道,那電的速度你還知道嗎?

首先,需要破除一下我們自認為正確的錯誤觀念。

可能我們都認為,當我們一打開電源開關,電子就從電源快速移動至用電器(比如燈泡),當電子到達燈泡那一刻就是燈亮的時候,事實是這樣嗎?

光速你可能知道,那電的速度你還知道嗎?

我們都錯了!

我們要明確一點:

光的傳播速度就是光子的移動速度,而電的傳播速度是指電場的傳播速度(也有人說是電信號的傳播速度,其實是一樣的),不是電子的移動速度。

電子的移動速度:導線中的電子每秒能移動幾米(宏觀速度)就已經是很高的速度了。

電場的移動速度:根據不同的介質,他的移動速度不一樣,電在紫銅電線的速度是每秒11萬公里, 白銀16萬公里,黃金20萬公里,而如果在真空中的話,電場的速度可以逼近光速。但是隻有在真空中才能接近光速或者也可以說是光速,因為光的質量為0,電子有質量所以不可能比光快或一樣快, 但是相差很小,可以忽略不記,已知的速度沒有任何一種能夠到達或超越光速,僅僅是接近光速。

光速你可能知道,那電的速度你還知道嗎?

接下來我們再回過頭看一看開燈問題:

電路接通以前,金屬導線中雖然各處都有自由電子,但導線內並無電場,整個導線處於靜電平衡狀態,自由電子只做無規則的熱運動而沒有定向運動,當然導線中也沒有電流。當電路一接通,電場就會把場源變化的信息,以大約光速的速度傳播出去,使電路各處的導線中迅速建立起電場,電場推動當地的自由電子做漂移運動,形成電流。

所以,最後的結論是:我們一打開燈的開關,電路中迅速以接近光的速度建立起電場,電場推動電子以(紫銅電線的速度是每秒11萬公里, 白銀16萬公里,黃金20萬公里)做漂移運動,從而燈亮!


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