«Почему электроны в проводниках не заканчиваются никогда?» — Яндекс Кью
Энергетика
Популярное
Сообщества
ФизикаНаука+2
Андрей
Энергетика·
112,9 K
ОтветитьУточнитьДостоверно
Valery Timin
Физика
233
физика математика · 2 февр 2022
Гидромеханическая аналогия: есть бассейн, есть система ее очистки с насосом, качающим воду из бассейна обратно в бассейн, но уже очищенным. Вопрос: почему вода в бассейне не кончается?
PS: похожий ответ уже был — прошу извинения у того автора.
3 эксперта согласны
Oleg
4 февраля 2022
Да, схема весьма похожа, и успешно применялась для электриков.
Комментировать ответ…Комментировать…
Достоверно
Александр Боронников
Физика
257
Астрономия, Физика, Фотография · 12 янв 2022
Простая аналогия с водопроводной системой позволит понять ответ на ваш вопрос: почему вода в водопроводе не заканчивается никогда? Потому что (в норме) трубы постоянно заполнены водой, и стоит открыть кран, как она потечёт. Точно так же и в материалах проводника постоянно присутствуют т.н. свободные электроны, которые могут физически перемещаться в токопроводящем… Читать далее
2 эксперта согласны
Александр Малютин
подтверждает
5 февраля 2022
Аналогия с водопроводной системой не ловедена до конца
Комментировать ответ…Комментировать…
Юрий Трифонов
Технологии
104
Кандидат технических наук.
Руководитель проекта «Инженерные знания». Прошел путь от… · 7 дек 2021 ·
Очень хороший и правильный вопрос. Коротко — потому что электроны в проводнике, которые участвуют в проводимости не совсем те электроны, которые являются частью структуры этого проводника. У меня была статья на эту тему https://zen.me/gNlpvxx1 Советую ознакомиться.
1 эксперт согласен
Александр Малютин
подтверждает
12 января 2022
Фраза о том, что электроны проводимости не совсем те, что участвуют в структуре проводника слишком туманна и… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Достоверно
Дмитрий Белоусов
Топ-автор
4,7 K
Сфера моих интересов — православие, богословие, христианская нравственность, строительство.
.. · 7 дек 2021
Такк ведь главное условие прохождение электрического тока — замкнутая цепь. Т.е. электроны в проводнике двигаются по кругу. Если цепь разрывается, они останавливаются, дойдя до конца провода, но никуда из него не выходят, и поэтому не заканчиваются.
Мой вконтакт
Перейти на vk.com/dmi3ybelousov3 эксперта согласны
Александр Малютин
подтверждает
12 января 2022
Этот ответ будет понятен даже ребенку
Комментировать ответ…Комментировать…
Владимир Яшагин
Технологии
213
Инженер путей сообщения электромеханик. Электро и теплоэнергетика ,электрические машины. э… · 21 мая 2022
Я не знаю ответ на этот вопрос. Все комментаторы тоже не знают , а они все ученые и специалисты и из этого следует , что те , кто их учил и составлял учебники, тоже не знают… Тёмный лес и сиреневый туман в головах , на деле уже 190 лет с тех пор ,как Фарадей свёл вместе два предмета и одно явление, отлично работает и успешно развиваются электроэнергетика и электрификация.
николай путинцев
20 июня 2022
Потому что они не двигаются, а передают энергию.
Комментировать ответ…Комментировать…
Александр Егоров
Машинное обучение
122
Я очень рад быть частью этой группы и надеюсь внести положительный вклад. · 8 дек 2022
В проводниках не «заканчиваются» электроны, потому что электроны не расходуются, когда они проходят через проводник. В проводнике, таком как металлическая проволока, электроны способны свободно перемещаться по материалу. Когда к проводнику прикладывается электрический ток, электроны движутся по проводу в определенном направлении. Количество электронов в проводнике не… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Сергей Чабовский
Математика
573
Инженер-радиофизик, преподаватель физической культуры и спорта · 20 дек 2021
Электроны в проводниках передвигаются в замкнутом пространстве.
1 эксперт не согласен
Александр Малютин
возражает
12 января 2022
Возможно, автор оговорился. Будет правильно заменить «замкнутое пространство» на «замкнутую цепь»
Комментировать ответ…Комментировать…
Достоверно
Алексей Сивохин
553
Физика, компьютеры, электроника, велосипед, политика, диванный философ, диванный… · 20 дек 2021
Когда в проводнике течёт постоянный ток, он является частью замкнутой цепи. В цепи всегда есть источник , у которого обязательно две клеммы- плюс и минус, минусовая «запускает» электроны в цепь, и они, пройдя по ней, угодят в плюсовую клемму. Если источник- химический, то его способность выпускать электроны из одной клеммы и принимать их в другую не вечна, потому что… Читать далее
2 эксперта согласны
Александр Малютин
подтверждает
12 января 2022
Подробно и убедительно
Комментировать ответ…Комментировать…
Сергей Волков
160
.. · 7 дек 2021Вы вполне можете уменьшить или увеличить количество свободных электронов в проводнике, например в металлическом шарике. Тогда этот шарик приобретет электрический заряд. Но если вы попробуете ободрать все свободные электроны, то электростатические силы возрастут настолько, что или будет пробой, или ионизация воздуха (если есть воздух), или ваш шарик банально разорвет на части.
2 эксперта согласны
Александр Малютин
подтверждает
Шарик, конечно, не разорвет. Просто будет мощная эмиссия электронов. В остальном все верно, хотя не совсем по теме вопроса
Комментировать ответ…Комментировать…
олег сазонов
35
Пенсионер, электрохимик, доцент кафедры физики, к.т.н., немножко электронщик, фотошопер… · 28 нояб 2022
Потому что количество электронов в металле огромно, а электрическая емкость проводника (q/φ) мала.
Из-за этого, если бы кусочек металла мог потерять хотя бы миллиардную часть электронов, на нем возник бы электрический потенциал триллионы вольт и этот кусочек просто разлетелся бы в пыль.
Голые (без электронов) ядра металлов существуют, но нет сил, которые заставили бы… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
О сообществе
Энергетика
Сообщество о тепло- и электроэнергетике.
«Как заряды движутся внутри металлического проводника, если они находятся на его поверхности?» — Яндекс Кью
Популярное
Сообщества
Я читал, что, когда проводники находятся во внешнем электрическом поле, внутри самих проводников электрического поля нет, и заряды находятся на поверхности проводника. Сейчас разбираю тему «ток в металлических проводниках» и в ней говорят, что заряды движутся внутри проводника, хотя как они могут двигаться внутри проводника, если они находятся на его поверхности?
ФизикаНаука+3
Buyer Buyer
602Z»>19 июня 2022 ·
718
ОтветитьУточнитьСергей Кольченко
Технологии
488
Радиолюбитель с большим стажем. · 19 июн 2022
Так, как я понимаю, объясню . В металлах проводником электрического тока являются электроны и они свободно перемещаются по всему объему металла. Как только проводник поместить во внешнее электрическое (электростатическое) поле,то свободные электроны будут смещаться против поля до тех пор, пока не произойдет распределение зарядов, при котором Е=0.
Если речь идет о переменном токе, то здесь присутствует скин-эффект, заключающийся в неоднородном распределении переменного тока по сечению проводника. Плотность переменного тока в проводнике не одинакова в разных точках сечения проводника: она наибольшая у поверхности и уменьшается с глубиной. И чем выше частота переменного тока, тем ближе к поверхности провода движутся электроны.
Комментировать ответ…Комментировать…
Андрей О. Федотов
Физика
957
КФМН (физика тведого тела), сейчас пенсионер-инженер. Работал в ИФТТ, ЦКБ УП, ИФП (всё… · 19 июн 2022
Считайте, что металл — каркас, на котором закреплены атомы металла. Электроны — газ или жидкость налитая в стакан с этим каркасом. Если Вы приложили поле, электроны слегка сдвинуться вдоль поля. Сдвиг едва заметен. Если Вы пускаете ток, то фермиевская скорость электронов (скорость присущая им «по рождению», просто потому, что такая уж у них энергия) измеряется в… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Топ-20
Alexander Missyul
12,3 K
Химик, кристаллограф. Живу в Испании, раньше работал в Корее. · 19 июн 2022
Это несколько разные вещи.
Если проводник внести в электрическое поле и дождаться, пока он придёт в равновесное состояние, то заряды сместятся к поверхности таким образом, чтобы электрическое поле внутри проводника было равно нулю. Просто потому что если поле не будет равно нулю, то на заряды внутри проводника будет действовать сила, заставляющая их двигаться. Обратите… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
электричество — Движется ли электрон в проводнике?
Классически электроны движутся в проводнике, по которому течет постоянный ток, но гораздо медленнее, чем вы думаете. Давайте разберем это:
Ток в проводе определяется как количество заряда, проходящего через поперечное сечение этого провода за одну секунду. Одно только это определение ясно, что ток зависит от движения некоторой заряженной частицы.
Возможно, существовала система, в которой электроны передавали друг другу энергию, но в классическом понимании это не считалось бы «током». Однако, как я упоминал ранее, электроны на самом деле движутся довольно медленно, даже при очень сильных токах. Возможно, вы думаете о том, как даже очень медленно движущиеся электроны передают много энергии.
Для интереса давайте посмотрим, как быстро движутся электроны. Нам нужно общее тождество, $I = qnA\overline{v},$ где $q$ — заряд носителя заряда, $n$ — число этих частиц в единице объема, $A$ — поперечное сечение площадь проволоки, а $\overline{v}$ — средняя скорость этих частиц. Это тождество вывести достаточно просто: $q n$ — плотность заряда в единице объема, а $A \overline{v}$ — средний объем частиц, проходящих через поперечное сечение провода за данную секунду, поэтому $q n A \overline{v}$ – это общий заряд, проходящий через поперечное сечение провода за данную секунду, или, что то же самое, ток $I$. 9{-7}$ м/с в среднем. Это очень медленно! Вы заметите из соотношения $\overline{v} = I / q n A$, что чем толще становится проволока, тем меньше скорость электронов, т.
е. чем больше $A$, тем больше $\overline{v }$ становится меньше. Очевидно, чем шире провод, тем больше электронов может пройти по нему. Чем больше электронов движется по проводу, тем медленнее они должны двигаться, чтобы переместить тот же общий суммарный заряд.
Дело в том, что мощность, передаваемая по проводу, является результатом очень и очень медленного движения большого количества электронов. Однако они движутся.
Конечно, все это относится только к постоянному току — как упоминали некоторые другие пользователи, переменный ток — это еще один распространенный ток, в котором электроны движутся вперед и назад с некоторой заданной частотой. При этом ток постоянно меняет направления, отсюда и название «переменный». Это также может быть то, о чем вы думаете, — когда электроны движутся вперед и назад, но остаются практически на одном и том же месте. Однако не отдельные электроны передают энергию друг другу, а электрическое поле, пронизывающее провод, которое постоянно меняет направление и заставляет электроны в проводе менять направление своего движения.
электромагнетизм — Как на самом деле электроны движутся по цепи?
Задать вопрос
спросил
Изменено 7 лет, 2 месяца назад
Просмотрено 12 тысяч раз
$\begingroup$
В прошлом году нас учили электричеству, тому, как электроны движутся в замкнутой цепи. Но поскольку наша учительница еще не рассказывала нам об электрических полях, она дала нам упрощенную модель движения электронов в цепи. (приведен ниже)
Она рассказала нам, что из-за химических реакций, протекающих внутри сухой клетки, происходит накопление электронов на -ve-конце и катионов на +ve-конце. Когда проводник соединен с батареей, из-за накопления e — на -ve-конце, между электронами происходит взаимное отталкивание, и это заставляет их двигаться от -ve-конца к +ve-концу.
Кроме того, катионы притягивают электроны к положительной клемме.
В 1. Верно ли, что электроны одновременно притягиваются и отталкиваются (соответственно катионами и другими электронами) в электрической цепи?
В 2. Верна ли эта аналогия? Что именно происходит?
Q 3. Является ли это (ниже) лучшей аналогией движения электрона (линий поля)? Могут ли электрические поля быть изменены проводниками, такими как металлическая проволока? Будет ли большая часть силовых линий находиться внутри проводника, что обеспечит лучший путь для потока/потока электронов?
Это не дубликат, поэтому не отмечайте его как дубликат. Мой реальный вопрос в том, верны ли обе аналогии?
Аналогично : Как электричество течет в проводнике при приложении разности потенциалов?
Очень похоже : Почему начинает течь электрический ток?
- электромагнетизм
- силы
- электрические цепи
- электроны
$\endgroup$
3
$\begingroup$
Описание вашего учителя неплохое.
Фраза о взаимных толчках расплывчата. Я не уверен, имеет ли он или она в виду подталкивание к тому, чтобы что-то начать, или подталкивание к поддержанию текущего состояния, или что-то еще. Я думаю, было бы справедливо сказать, что взаимное толкание устанавливает распределение заряда, необходимое для поддержания тока, который я собираюсь описать.
Твое фото тоже неплохое. Как только ток установится, заряды накапливаются на поверхности провода таким образом, что поверхностная плотность заряда положительна возле положительного вывода батареи, отрицательна возле отрицательного вывода батареи и проходит через ноль где-то посередине. Результат этого градиента поверхностного заряда должен вызвать равномерное электрическое поле внутри провода, примерно как вы нарисовали. Это поле прикладывает силу к носителям заряда в проводе. Вы можете возразить, что носители заряда будут безгранично ускоряться (второй закон Ньютона), но нет, каждый носитель в конце концов столкнется с примесью или дефектом и остановит (или отклонит, или повернет) носитель, тем самым ограничив скорость.
То же самое может сделать тепловая вибрация. Материалы с более высоким сопротивлением имеют больше примесей и дефектов и, следовательно, более низкую среднюю скорость носителя. Повышение температуры материала увеличивает количество тепловых колебаний, а также повышает сопротивление. Этот эффект заметен в лампочке.
$\endgroup$
5
$\begingroup$
A1: Да, это правда. Однако, и это трудно объяснить без квантовой механики и других более сложных инструментов, многие вещи «усредняются» и делают так, что их можно почти игнорировать, или являются своего рода вторичными эффектами. Например, в простых (но на самом деле довольно эффективных!) моделях вы можете предположить, что электроны не взаимодействуют друг с другом, кроме как иногда сталкиваются. Однако на самом деле они постоянно взаимодействуют с все в материале, вот почему вы делаете эти упрощающие модели.
A2: Извините, какая аналогия?
A3: Это похоже на то, что вы нарисовали, но на самом деле силовые линии , в основном , заканчиваются внутри проводника. Это не похоже на то, что вы просто рисуете нормальные линии электрического поля между двумя точками, а затем те, которые лежат внутри провода на этом рисунке, оказываются там — они в конечном итоге «принимают» большую часть электрического поля внутри него. .
$\endgroup$
$\begingroup$
Батарея создает вблизи себя электрическое поле, которое отталкивает от нее электроны. По мере движения они начинают накапливаться на изгибах проволоки. Это известно как обратная связь. Следующие электроны отталкиваются от этого скопления, позволяя им двигаться вокруг, а не просто от батареи. Вот как электроны могут путешествовать по проводу, даже если вы согните его на 90 градусов, как квадрат. На самом деле, электроны на поверхности проволоки заставляют течь другие электроны внутри металла.
Они начинаются с избытка электронов вблизи отрицательного конца батареи и постепенно переходят в дефицит электронов на поверхности провода возле положительного конца батареи.
Представьте, что на поверхности металлической проволоки люди-регулировщики указывают руками, куда должны течь электроны внутри металла. Рядом с отрицательным концом говорят, держите его в движении и направьте в сторону от батареи. На изгибе провода они стоят на изгибе и указывают в сторону, приказывая входящим электронам сделать поворот. Затем, наконец, ближе к положительному концу, они говорят, иди сюда, иди ко мне. Эти люди, управляющие дорожным движением, накапливают заряд на поверхности провода.
$\endgroup$
$\begingroup$
Я хотел бы ответить на вопрос в нескольких пунктах, которые развеяли бы некоторые сомнения.
1) Атомы проводников имеют валентные электроны, слабо связанные с ядром. Также кристаллическая структура металлических проводников имеет море валентных электронов, которые свободны от ядерных связей и могут свободно перемещаться при внешнем потенциале.
