Вопрос: Какова скорость распространения электрического тока в цепи? Ответ на вопрос – iq2u
Точные науки Физика
Ответ:
Она равна скорости распространения в цепи электрического поля.
Что? Где? Когда? Эрудит онлайн: ответы на вопросы:
- Какова была цель крестовых походов XII — XIII вв. в Прибалтику и Северо-Западную Русь?
- Как названа единица силы тока?
- Чему равно общее сопротивление R цепи с последовательно включенными электроприборами?
- Какое направление принято за направление вектора напряженности электрического поля?
- В катушке с индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Как изменится энергия магнитного поля, если сила тока уменьшится вдвое?
- Сила тока в цепи 0,7 А, напряжение на одном из ее участков 50 В. Какую работу совершает электрический ток на этом участке за 10 мин?
- Какова траектория движения секундной стрелки часов?
- Какова формула Джоуля — Ленца?
- Чему равна работа электрического тока на участке цепи?
- В каком состоянии вещества скорость беспорядочного движения молекул уменьшается с понижением температуры?
- С помощью каких уже известных вам измерительных приборов можно определить мощность электрического тока?
- Какова форма магнитных линий магнитного поля прямого проводника с током?
Элементарный учебник физики Т2
Элементарный учебник физики Т2
ОглавлениеИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮГлава I. Электрические заряды § 1. Электрическое взаимодействие. § 2. Проводники и диэлектрики. § 3. Разделение тел на проводники и диэлектрики § 4.  Положительные и отрицательные заряды§ 5. Что происходит при электризации? § 6. Электронная теория. § 7. Электризация трением. § 9. Электризация под действием света. § 10. Закон Кулона. § 11. Единица заряда. Глава II. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ § 12. Действие электрического заряда на окружающие тела. § 13. Понятие об электрическом поле. § 14. Напряженность электрического поля. § 15. Сложение полей. § 16. Электрическое поле в диэлектриках и в проводниках. § 17. Графическое изображение полей. § 18. Основные особенности электрических карт. § 19. Применение метода линий поля к задачам электростатики. § 20. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. § 21. Разность потенциалов (электрическое напряжение). § 22. Эквипотенциальные поверхности. § 24. Условия равновесия зарядов в проводниках. § 25. Электрометр. § 26. В чем различие между электрометром и электроскопом? § 27.  Соединение с Землей.§ 28. Измерение разности потенциалов в воздухе. Электрический зонд. § 29. Электрическое поле Земли. § 30. Простейшие электрические поля. § 31. Распределение зарядов в проводнике. Клетка Фарадея. § 32. Поверхностная плотность заряда. § 33. Конденсаторы. § 34. Различные типы конденсаторов. § 35. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. § 37. Почему электрическое поле ослабляется внутри диэлектрика? § 38. Энергия заряженных тел. Энергия электрического поля. Глава III. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК § 39. Электрический ток и электродвижущая сила. § 40. Признаки электрического тока. § 41. Направление тока. § 42. Сила тока. § 43. «Скорость электрического тока» и скорость движения носителей заряда. § 44. Гальванометр. § 45. Распределение напряжения в проводнике с током. § 46. Закон Ома. § 47. Сопротивление проводов. § 48. Зависимость сопротивления от температуры.  § 49. Сверхпроводимость. § 50. Последовательное и параллельное соединение проводников. § 51. Реостаты. § 52. Распределение напряжения в цепи. § 53. Вольтметр. § 54. Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра? § 55. Шунтирование измерительных приборов. Глава IV. ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА § 56. Нагревание током. Закон Джоуля-Ленца. § 57. Работа, совершаемая электрическим током. § 58. Мощность электрического тока. § 59. Контактная сварка. § 60. Электрические нагревательные приборы. Электрические печи. § 61. Понятие о расчете нагревательных приборов. § 62. Лампы накаливания. § 63. Короткое замыкание. § 64. Электрическая проводка. Глава V. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОЛИТЫ § 66. Второй закон Фарадея. § 67. Ионная проводимость электролитов. § 68. Движение ионов в электролитах. § 69. Элементарный электрический заряд. § 70. Первичные и вторичные процессы при электролизе.  § 71. Электролитическая диссоциация. § 72. Градуировка амперметров при помощи электролиза. § 73. Технические применения электролиза. Глава VI. ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ТОКА § 74. Введение. Открытие Вольты. § 75. Правило Вольты. Гальванический элемент. § 76. Как возникают э. д. с. и ток в гальваническом элементе? § 78. Деполяризация в гальванических элементах. § 79. Аккумуляторы. § 80. Закон Ома для замкнутой цепи. § 81. Напряжение на зажимах источника тока и э. д. с. § 82. Соединение источников тока. § 83. Термоэлементы. § 84. Термоэлементы в качестве генераторов. § 85. Измерение температуры с помощью термоэлементов. Глава VII. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ МЕТАЛЛЫ § 86. Электронная проводимость металлов. § 87. Строение металлов. § 88. Причина электрического сопротивления. § 89. Работа выхода. § 90. Испускание электронов накаленными телами. Глава VIII.  ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ГАЗЫ§ 91. Самостоятельная и несамостоятельная проводимость газов. § 92. Несамостоятельная проводимость газа. § 93. Искровой разряд. § 94. Молния. § 95. Коронный разряд. § 96. Применения коронного разряда. § 97. Громоотвод. § 98. Электрическая дуга. § 99. Применения дугового разряда. § 100. Тлеющий разряд. § 101. Что происходит при тлеющем разряде? § 102. Катодные лучи. § 103. Природа катодных лучей. § 104. Каналовые лучи. § 105. Электронная проводимость в высоком вакууме. § 106. Электронные лампы. § 107. Электроннолучевая трубка. Глава IX. ПРОХОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОВОДНИКИ § 108. Природа электрического тока в полупроводниках. § 109. Движение электронов в полупроводниках. § 110. Полупроводниковые выпрямители. § 111. Полупроводниковые фотоэлементы. Глава X. ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ § 112. Естественные и искусственные магниты. § 113.  Полюсы магнита и его нейтральная зона.§ 114. Магнитное действие электрического тока. § 115. Магнитные действия токов и постоянных магнитов. § 116. Происхождение магнитного поля постоянных магнитов. § 117. Гипотеза Ампера об элементарных электрических токах. Глава XI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ § 118. Магнитное поле и его проявления. Магнитная индукция. § 119. Магнитный момент. Единица магнитной индукции. § 120. Измерение магнитной индукции поля с помощью магнитной стрелки. § 121. Сложение магнитных полей. § 122. Линии магнитного поля. § 123. Приборы для измерения магнитной индукции. Глава XII. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОКОВ § 124. Магнитное поле прямолинейного проводника и кругового витка с током. § 125. Магнитное поле соленоида. Эквивалентность соленоида и полосового магнита. § 126. Магнитное поле внутри соленоида. Напряженность магнитного поля. § 127. Магнитное поле движущихся зарядов. Глава XIII. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ § 128.  Магнитное поле Земли.§ 129. Элементы земного магнетизма. § 130. Магнитные аномалии и магнитная разведка полезных ископаемых. § 131. Изменение элементов земного магнетизма с течением времени. Магнитные бури. Глава XIV. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ НА ПРОВОДНИКИ С ТОКОМ § 132. Введение. § 133. Действие магнитного поля на прямолинейный проводник с током. Правило левой руки. § 134. Действие магнитного поля на виток или соленоид с током. § 135. Гальванометр, основанный на взаимодействии магнитного поля и тока. § 136. Сила Лоренца. § 137. Сила Лоренца и полярные сияния. Глава XV. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ § 138. Условия возникновения индукционного тока. § 139. Направление индукционного тока. Правило Ленца. § 140. Основной закон электромагнитной индукции. § 141. Электродвижущая сила индукции. § 142. Электромагнитная индукция и сила Лоренца. § 143. Индукционные токи в массивных проводниках. Токи Фуко. Глава XVI. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТЕЛ § 144.  Магнитная проницаемость железа.§ 145. Магнитная проницаемость различных веществ. Вещества парамагнитные и диамагнитные. § 146. Движение парамагнитных и диамагнитных тел в магнитном поле. Опыты Фарадея. § 147. Молекулярная теория магнетизма. § 148. Магнитная защита. § 149. Особенности ферромагнитных тел. § 150. Основы теории ферромагнетизма. Глава XVII. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК § 151. Постоянная и переменная электродвижущая сила. § 152. Опытное исследование формы переменного тока. Осциллограф. § 153. Амплитуда, частота и фаза синусоидального переменного тока и напряжения. § 154. Сила переменного тока. § 155. Амперметры и вольтметры переменного тока. § 156. Самоиндукция. § 157. Индуктивность катушки. § 158. Прохождение переменного тока через конденсатор и катушку с большой индуктивностью. § 159. Закон Ома для переменного тока. Емкостное и индуктивное сопротивления. § 160. Сложение токов при параллельном включении сопротивлений в цепь переменного тока.  § 161. Сложение напряжений при последовательном соединении сопротивлений в цепи переменного тока. § 162. Сдвиг фаз между током и напряжением. § 163. Мощность переменного тока. § 164. Трансформаторы. § 165. Централизованное производство и распределение электрической энергии. § 166. Выпрямление переменного тока. Глава XVIII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ: ГЕНЕРАТОРЫ, ДВИГАТЕЛИ, ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ § 167. Генераторы переменного тока. § 168. Генераторы постоянного тока. § 169. Генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением. § 170. Трехфазный ток. § 171. Трехфазный электродвигатель. § 172. Электродвигатели постоянного тока. § 173. Основные рабочие характеристики и особенности двигателей постоянного тока с параллельным и последовательным возбуждением. § 174. Коэффициент полезного действия генератора и двигателя. § 175. Обратимость электрических генераторов постоянного тока. § 176. Электромагниты. § 177. Применение электромагнитов.  § 178. Реле и их применения в технике и автоматике. Ответы и решения к упражнениям Приложения Предметный указатель Таблицы |
С. Элементарный учебник физики. Т.2. Электричество и магнетизм. — М.: Наука, 1985. — 479 c.
Скорость света против скорости электричества
Кроме того, зависит ли скорость электричества от приложенного напряжения или сопротивления проводника?
Не только сопротивление проводников, но и индуктивность. А также емкость относительно земли и/или другого проводника.
Помните, что электрическая цепь требует полного контура, в отличие от лазера. Проводка для подачи электричества обычно включает 2 проводника (а иногда и 3-й заземляющий проводник). Это касается бытовой электропроводки.
Линия передачи может быть смоделирована как «лестница» резистивных и индуктивных элементов с конденсаторами к другому проводнику. (Изображение из связанной статьи в Википедии). Это один «блок» линии передачи.
Реальную линию передачи можно смоделировать, повторив это и приняв предел, поскольку число стремится к бесконечности, а сопротивление / индуктивность / емкость стремятся к нулю. (Обычно можно игнорировать Gdx, сопротивление изолятора, разделяющего проводники.)
Эта модель линии передачи называется уравнениями телеграфа. Предполагается, что длина линии передачи однородна . Разные частоты в одном и том же проводе «видят» разные значения $R$ и $L$, в основном из-за скин-эффекта (более высокое сопротивление при более высокой частоте) и эффекта близости. Для нас это печально, потому что импульс от щелчка переключателя фактически представляет собой прямоугольную волну, которая теоретически имеет компоненты на бесконечно высоких частотах. 9{-1/2 \sqrt{LC} (R/L + G/C) x}$
Конечным результатом всего этого является то, что электрические сигналы распространяются со скоростью, составляющей часть скорости света . Это имеет смысл, потому что электромагнитная сила переносится (виртуальными) фотонами (https://en.
wikipedia.org/wiki/Force_carrier).
Дальнейшее чтение:
- https://practicalee.com/transmission-lines/ показывает практическое сравнение с идеальным (без потерь) и показывает формулу задержки распространения $t_{PD} = \sqrt{L_0 \cdot C_0}$ и $\displaystyle Z_{0}={\sqrt {\frac {L_0}{C_0}}}$ волновое сопротивление, и кое-что о геометрии дорожек на печатной плате.
Мне не очень повезло найти числа для характеристик линии передачи домашней проводки. Они не подходят для передачи высокочастотных сигналов, поэтому большинство людей не утруждают себя измерением. Проводка Ethernet
(например, Cat5e) скручивает проводники вместе и имеет жесткие ограничения на равномерность скручивания на метр (и другие характеристики). Это важно для передачи высокочастотных сигналов, поскольку изменения в проводке изменяют волновое сопротивление (для сигналов переменного тока) и вызывают отражения сигнала. (https://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching).
Силовые кабели переменного тока обычно вообще не скручивают провода, поэтому высокочастотные сигналы теряют энергию из-за радиоизлучения.
Несмотря на то, что выключатель питания находится только в одном проводнике, переключение переключателя приводит к возникновению разности напряжения на одном конце линии передачи. Мы хотим знать, когда (и в какой форме) этот импульс появится на другом конце.
Бытовая сеть переменного тока с частотой 50 или 60 Гц, поэтому, если вы щелкнете выключателем, когда разность напряжений (почти) равна нулю, ваш измеритель ничего не измерит для задержки передачи + доли секунды для фазы измениться после порога чувствительности измерителя. Будет проще, если вы предположите, что этого не происходит, и просто смоделируете это как всплеск постоянного тока (поскольку фаза питания изменяется 9 раз).0007 намного медленнее, чем задержка линии передачи на 10 м провода.)
Таким образом, характеристики линии передачи определяют временную задержку от переключения выключателя питания до «появления» питания на дальнем конце проволока.
Если кто-то хочет поспорить об относительности/одновременности, то проведите эксперимент с зеркалом и линией передачи, располагающей детектор физически рядом с выключателем, но все же электрически разделенной 10-метровой проводкой.
конденсированное вещество — Как электричество распространяется в проводнике?
Сначала я постараюсь устранить недоразумения, а потом отвечу на вопрос.
Модель силы обмена частицами не является причинно-следственной.
В вашем мышлении есть изъян: вы формулируете электромагнитное взаимодействие в терминах испускания и поглощения фотонов и в то же время рассказываете историю о будущем. Эти две идеи хороши по отдельности, но не вместе.
Картина испускания/поглощения частиц не является каузальной картиной — она требует, чтобы частицы двигались вперед и назад во времени — так что вы не можете использовать каузальный язык, как электрон излучает фотон, который толкает электрон и т.д. Это часть истории, но другая часть истории такова: электрон испускает фотоны, которые уже пнул электрон раньше, который испустил другой фотон раньше, чем первый, и т.
д. и т.п. назван унитарным по технической причине: возможно, кто-то мог бы сделать неунитарную гамильтонову формулировку с нефизическими поляризациями фотонов, которые содержат кулоновскую силу, но тогда эти нефизические фотоны были бы только промежуточными состояниями, поскольку физические фотоны в любом случае не ответственны за кулоновское взаимодействие ).
Акаузальность в описании Фейнмана не является проблемой непротиворечивости, поскольку существуют каузальные формулировки КЭД, одна из которых принадлежит Дираку. Здесь электростатическое отталкивание происходит не из-за обмена фотонами, а из-за мгновенного действия на расстоянии, в то время как фотоны движутся только с физической поперечной поляризацией. В представлении Фейнмана о толчке частиц электростатическое взаимодействие возникает из-за нефизически поляризованных фотонов, движущихся намного быстрее скорости света, и эти фотоны просто отсутствуют в эквивалентной формулировке Дирака.
В любом случае, лучший способ понять движение электрона — это использовать классические электрические и магнитные поля, создаваемые электронами.
Это не электроны толкают
Электроны в проводе не толкаются другими электронами. Их толкает внешнее напряжение, приложенное к проводу. Напряжение — это реальная вещь, это материальное поле, оно имеет источник где-то на электростанции, а электростанция передает энергию через электрические и магнитные поля, а не через толчки электронов.
Отталкивание электронов в металле сильно экранировано, а это означает, что электрон, движущийся с определенной скоростью, не будет отталкивать электрон на расстоянии 100 атомных радиусов. Во многих случаях он будет даже притягивать этого электрона из-за слабого фононного обмена (это слабое притяжение дает сверхпроводимость, и практически все обычные металлы становятся сверхпроводящими при некоторой достаточно низкой температуре).
Вы можете полностью пренебречь межэлектронным отталкиванием для проблемы проводимости и просто спросить о внешних полях, переставляющих заряды в проводе.
Поверхность Ферми, а не поверхность проволоки
Ток переносят только те электроны, которые находятся вблизи поверхности Ферми.
Поверхность Ферми находится в импульсном пространстве, а не в физическом пространстве. Электроны, которые переносят ток, распределяются повсюду по проводу. Но все они имеют почти одинаковую величину импульса (если поверхность Ферми сферическая, что я буду предполагать в дальнейшем без комментариев).
Поведение ферми-газа не похоже ни на ни на частицу, ни на волну. Это не волна, потому что число заполнения равно 0 или 1, так что нет когерентной суперпозиции большого количества частиц в одном и том же состоянии, но это также и не похоже на частицу, потому что частица не может иметь состояния импульса ниже, чем импульс Ферми, за счет исключения Паули. Частица движется через жидкость, состоящую из одинаковых частиц, которые захлестывают все состояния с импульсом, меньшим импульса Ферми.
Эта странная новинка (новая, по крайней мере, в 1930-х годах) — квазичастица Ферми. Это возбуждение холодного квантового газа, и чтобы изобразить его в каких-то разумных терминах, вы должны представить себе единственную частицу, которая всегда должна двигаться быстрее определенной скорости, она не может замедлиться ниже этой скорости, потому что все эти состояния уже заняты, но его направление может меняться.
Он имеет энергию, которая пропорциональна разнице в скорости от нижней границы. Это нижняя граница скорости Ферми, которая в металлах является скоростью электрона с длиной волны в несколько ангстрем, что примерно соответствует орбитальной скорости в модели Бора, или несколько тысяч метров в секунду.
Ферми-жидкостная модель плотных металлов является правильной моделью и заменяет все предыдущие модели. Скорость электронов, несущих ток, составляет несколько тысяч метров в секунду, но на больших расстояниях существуют примеси и фононы, которые рассеивают электроны, и это может свести распространение к диффузионному процессу. Электронная диффузия не имеет скорости, потому что расстояние в диффузии не пропорционально времени. Так что единственный разумный ответ на вопрос «какова скорость электрона в металле?» есть скорость Ферми, хотя следует подчеркнуть, что инжектированный электрон не пролетит макроскопическое расстояние с такой скоростью в металле с примесями.
1. Предположительно на этом уровне электроны действуют больше как волны и меньше как частицы, но есть ли в картине какая-то классическая составляющая, т.
е. приходят ли электроны, сообщая другим электронам кинетическую энергию посредством отталкивания, или не работает то, что способ?Чтобы использовать упорядоченный во времени причинный язык (это делает то, затем это делает то), вам нужны электрические и магнитные поля, а не фотоны. Электроны — это не то, что входит в провод, чтобы заставить его проводить, то, что входит, — это электрическое поле.
Когда вы включаете свет, вы прикасаетесь металлом под высоким напряжением к нейтральному металлу, мгновенно повышая напряжение и создавая электрическое поле вдоль металла. Это поле ускоряет электроны вблизи поверхности Ферми (не на поверхности проволоки, вблизи импульса Ферми), чтобы двигаться быстрее в направлении (минус) электрического поля E. Оно может ускорять только те электроны, которые могут быть ускорены до новых состояний, поэтому он только ускоряет электроны, которые уже бегают со скоростью Ферми. Эти электроны продолжают двигаться, пока не накопит достаточно заряда на поверхности металла, чтобы нейтрализовать электрическое поле и изменить направление электрического поля, чтобы следовать за проводом, где бы он ни изгибался.
Это причинное распространение представляет собой поле-электроны-поле, и единственными электронами, которые служат для шунтирования поля, являются те, которые накапливают заряды на поверхности провода (и протоны на поверхности, которые также перенаправляют поле туда, где оно должно быть). положительный заряд)
Когда вы прикладываете постоянное напряжение, электроны приходят в устойчивое состояние, когда они переносят ток от отрицательного напряжения к положительному напряжению, заставляя падения напряжения выстраиваться в пространстве вдоль направления провода, независимо от того, какое форму и отражаясь от примесей и фононов, чтобы рассеять энергию, которую они получают от поля, в фононы (тепло). Локальное электрическое поле управляет их движением, а не их взаимным отталкиванием. В этом смысле это не вода в трубе. Это больше похоже на набор независимых шарикоподшипников, толкаемых магнитом, за исключением того, что шарикоподшипники шунтируют магнитное поле, чтобы двигаться в направлении своего движения.
2. Если электроны на мгновение обладают энергией, а затем передают ее фотону, что определяет, когда этот фотон будет испущен и какой будет его частота? Я предполагаю, что электроны в этом облаке не ограничены никаким принципом исключения, и что возможны любые частоты?
Электроны в облаке не только ограничены исключением, в них преобладает исключение, это газ Ферми. Это не электроны толкают другие электроны, это поле толкает электроны. Картина фотонного обмена частицами к этому не относится, но если вы настаиваете на ее использовании, то фотоны выходят из настенной розетки, следуя по высоковольтным проводам от электростанции туда-сюда зигзагом. -zag во времени, и ничтожная часть фотонов испускается электронами проводимости, поскольку все эти фотоны поглощаются металлом в фононы в пределах длины экранирования.
Фотоны, исходящие от стены, отскакивают от поверхностных зарядов на проводе (статические электроны и протоны), так что они отскакивают, следуя по пути провода в устойчивом состоянии.
3. Почему фотон, испускаемый электроном, должен быть в направлении движения? Закон сохранения импульса говорит мне, что если электрон движется, фотон должен испускаться в этом направлении, замедляя электрон, но может ли электрон излучать фотон в противоположном направлении? Если бы это было так, я полагаю, ему каким-то образом пришлось бы поглощать энергию откуда-то еще? Это кажется возможным по аналогии с квантовым туннелированием.
Фотоны испускаются во всех направлениях и назад во времени. Просто бесполезно думать о картине Фейнмана, когда вы хотите мыслить причинно.
4. По какому механизму распространяющиеся электроны повышают температуру материала? Передают ли они энергию электронам в валентной оболочке, которые тянут ядро, некоторые фотоны попадают прямо в ядро, или есть какой-то другой путь?
До сих пор я рассматривал электроны как газ свободных частиц. Но вы можете расстроиться — вокруг полно ядер! Как можно относиться к ним как к газу? Разве они не отскакивают от ядер?
Причина, по которой вы можете это сделать, заключается в том, что квантово-механическая частица, заключенная в решетку и имеющая амплитуду прыжка в соседние точки, ведет себя точно так же, как свободная частица, подчиняющаяся уравнению Шредингера (по крайней мере, на больших расстояниях) .
Он вовсе не диссипирует, а просто движется, подчиняясь дискретной версии уравнения Шредингера с другой массой, определяемой амплитудами прыжков.
В физике твердого тела этот тип изображения называется «моделью жесткой связи», но на самом деле он более универсален, чем этот. При любом потенциале электроны образуют полосы, и полосы заполняются до поверхности Ферми. Но картина ничем не отличается от свободного газа частиц, за исключением потери вращательной симметрии.
Если бы решетка была идеальной, эта картина была бы точной, и в металле вообще не было бы потерь на рассеяние. Но при конечной температуре есть фононы, дефекты и тепловая оболочка электронов, уже возбужденных при немного большей энергии, чем поверхность Ферми. Фононы, дефекты и тепловые электроны могут неупруго рассеивать проводящие электроны, и это механизм потери энергии. Электроны также могут спонтанно излучать фононы, если их энергия находится достаточно далеко от поверхности Ферми, так что они больше не стабильны.
Все эти эффекты имеют тенденцию к исчезновению при нулевой температуре (за исключением дефектов, которые могут быть вморожены, но тогда дефекты становятся упругими). Но при достаточно низких температурах вы не можете плавно перейти к нулевой проводимости. Вместо этого вы, как правило, имеете фазовый переход в сверхпроводящее состояние.
5. Предположительно, электричество движется медленнее, чем свет, потому что в каждом обмене есть некоторое время, и некоторое время, когда электроны движутся с субсветовой скоростью, прежде чем испустить фотон. Насколько это медленнее света и какова скорость каждого взаимодействия?
Это снова путает описание Фейнмана с описанием причин. Но я проводил этот эксперимент будучи студентом, и по хорошему коаксиальному кабелю скорость была 2/3 скорости света. Я предполагаю, что если вы используете обычную проволоку в катушке на полу, она будет значительно медленнее, возможно, всего на 1% от скорости света, потому что требуется больше манипуляций с поверхностными зарядами, чтобы проволока создала поле для следуйте за его кривыми.
