По-бавно от костенурка - Скоростта на електричеството

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-16 10:17

Може да се изненадате да научите, че електроните преминават през типична медна жица много по-бавно отколкото костенурка ходи.

Всяка тел, която провежда поток от електрони, произвеждащи използваем електрически ток, се състои от милиарди атоми. За да се движат по него, електроните трябва да преминават през тези атоми, произволно зиг-назъбвайки си по пътя си, което води до нетен дебит, наречен "скорост на отклонение", в дадена посока, който е доста бавен.

Колко бавно точно? За да я изчислим, използваме следната формула: I = n * A * v * Q или v = I / (n * A * Q)

I е текущата, n е броят на електроните на кубичен метър, А е напречното сечение на проводника, Q е зарядът на електрона и v е скоростта на въртене на електроните.

Тъй като броят на електроните в медна жица (n) е 8,5 * 10²⁸ на m³, а зарядът на електрона (Q) е 1.6 * 10^-19C, ако познаем и напречното сечение и тока, можем да изчислим скоростта на изместване на електроните.

Например, предполагам, че имате ток от 14 ампера и меден проводник с напречно сечение от 3 * 10^-6 m², Включете всички номера и ще получите, че електроните се движат със скорост 3,4 * 10^-4 m / s - или около една трета от милиметъра в секунда.

За да я поставим в стойности, които са по-лесни за концептуализиране, това работи на около 1,2 метра (4.1 фута) на час - процент, много по-бавен от средната кутия костенурка, която може да покрие около 800 фута в същия период от време.

И така, как е, че нещо, което по същество е по-бавно от костенурката, може да мигновено или по-малко моментално да включи светлина в една стая?

Верижна реакция.

Атомите в телта са натъпкани заедно с бузите, които правят бавно, а електроните също се допират един до друг. Когато ключът е включен, благодарение на разликата в електрическата потенциал, създадена от генератора, се създава сила за придвижване на електроните, като всеки от тях натиска съседа си, което на свой ред избутва съседа си и така нататък през целия проводник.

Така че, макар че никакви електрони не се приближават през жицата, за да включат светлината, както може би си помислила преди това, всичко свършва сякаш това се случва. Това не е различно от това как, когато включите кранчето си, водата мигновено излиза, въпреки факта, че вашият водоизточник може да е на много километри.

Бонус Факт:

Записването на скоростта на сухоземната костенурка е било направено от леопардка костенурка на име Bertie, която е излязла на 18-футона спускаща се пътека за малко по-малко от 20 секунди през 2014 г.