Электрический Ток… — Задание Физика 8 Класс №00049780

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

Электрический Ток и Закон Ома

№2. Задание без номера

ID: 00049780

Скорость направленного движения электронов в металлическом проводнике очень мала — доли миллиметра в секунду. Почему же лампа начинает светиться практически одновременно с замыканием цепи?

Источник: Сборник дидактических материалов Пёрышкина

Решение

На первый взгляд тут противоречие. Давай сначала убедимся, что оно настоящее, а потом его разрешим.

Пусть от выключателя до лампы $5\text{ м}$ , то есть $5000\text{ мм}$ , а электроны движутся со скоростью $0{,}1\text{ мм/с}$ (доля миллиметра в секунду, число для примера). Чтобы дойти до лампы, электрону понадобилось бы

$t=\dfrac{5000\text{ мм}}{0{,}1\text{ мм/с}}=50000\text{ с}.$

Это почти $$14$$ часов. Но лампа загорается сразу, значит, электроны от выключателя ей не нужны.

Подумай, какие электроны греют нить. Те, что уже в ней находятся: свободные электроны есть во всём металле, по всей длине цепи. Им нужен только сигнал начать движение.

Этот сигнал — электрическое поле. Замыкаешь цепь, и поле почти со скоростью света, около $300000\text{ км/с}$ , проходит вдоль проводов. Оно действует на все свободные электроны сразу, и они начинают двигаться одновременно по всей цепи.

Похоже на длинную трубу, полную воды: нажал на воду с одного конца, и она сразу вытекает с другого, хотя сама течёт медленно. Проверим числом: $5\text{ м}$ поле проходит за $\dfrac{5}{300000000}\text{ с}$ , это миллиардные доли секунды, и глаз их не заметит.

Ответ

Лампа загорается не потому, что до неё добегают электроны от выключателя. При замыкании цепи электрическое поле распространяется по проводам почти со скоростью света и сразу приводит в движение свободные электроны по всей цепи, в том числе в нити лампы.

Другие задания по теме «Электрический Ток и Закон Ома» (8)