Какая скорость электроэнергии в проводах?
Ответы (5):
Есть скорость передачи электромагнитного поля, скорость передачи потенциала по проводам - называть можно по-разному. Эта скорость примерно равна скорости света в вакууме, то есть около 300 тысяч километров в секунду. Если есть очень длинная электрическая цепь, на одном конце которой - лампочка, а выключатель находится на очень большом расстоянии от нее, то после замыкания контакта лампочка все равно загорится почти сразу, то есть "ток до нее дойдет" со скоростью света. Другое дело - скорость носителей зарядов в проводах, то есть скорость электронов. Свободные электроны в металлах (то есть электроны, не связанные со "своими" атомами, а "общие") подобны "электронному газу", то есть свободно перемещаются в разные стороны с огромной скоростью, порядка 100 км/с. Но далеко они не "уходят", так как этому препятствуют их столкновения с атомами металла. Аналогия - движение молекул азота и кислорода в воздухе: их скорость при комнатной температуре порядка 500 км/с, но из-за очень частых (миллиарды раз в секунду) столкновений с другими молекулами они далеко улететь не могут (потому и скорость диффузии паров в воздухе мала). Когда по проводу течет постоянный электрический ток, на хаотичное движение электронов накладывается их упорядоченное движение в одну сторону - так называемый дрейф. Его скорость зависит от силы тока и составляет при плотности тока порядка 10 ампер/мм^2 около 1 мм в секунду. Так что если ток от выключателя до лампочки доходит практически мгновенно, то конкретные электроны дойдут до нее очень нескоро. Если же ток переменный, то за сотую долю секунды электроны (как один ансамбль) не успевают заметно сдвинуться ни в одну сторону.
При подключении к двухпроводной линии разности потенциалов вдоль линии начинает бежать скачок напряжённости электрического поля. В тех точках, до которых дошёл скачок, начинается движение электронов. Если точнее, они и без того двигались, только средняя (по ансамблю) их скорость равнялась нулю. А теперь - отличная от нуля. Скорость распространения скачка можно назвать скоростью распространения электричества. Она, естественно, не может превосходить скорость света. Её точное значение определяется конфигурацией двухпроводной линии - это может быть витая пара с каким-то периодом и с каким-то расстоянием между проводами, это может быть пара параллельных проводов с каким-то расстоянием и какими-то диаметрами, это может быть коаксиал со своими параметрами. Соответственно, скорость распространения скачка может быть разная. На практике - до в несколько раз меньше скорости света.
Вопрос неправильный? Это всё равно, что спросить, какая скорость у маятника (или качелей). При замыкании электрической цепи напряжение электрического поля передаётся со скоростью света, но тут остаются открытые вопросы. Передаётся ли это напряжение по самим проводам или по воздуху вокруг проводов? И если по самим проводам, то какова скорость распространения электрического поля в материале провода? Явно не 300000 км/с. Одинакова ли она для проводов из различных металлов?
Под действием электрического поля в движение переходят и носители электрического заряда в проводах (металлах). Это электроны. Скорость движения самих электронов составляет несколько миллиметров в секунду. Поскольку в проводах у нас переменный ток частотой 50 герц, то и направление движени электронов меняется 100 раз в секунду, а в среднем все электроны остаются каждый на своём месте.
Скоростью распространения электричества принято считать скорость распространения напряжённости электрического поля за счёт включения источника тока, или грубо говоря электрической батареи.Напряжение приложили к цепи, а скорость распространения зависит от того, из какого материала проводник сделан.
Чем лучше проводник )обладает бОльшей электропроводностью)