电子移动速度是电流速度吗？
肖菲
发布于2024-03-07 15:05
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标签：电工,电子移动速度
众所周知，电流是由自由电子的定向移动形成的，而自由电子的定向移动是因为受到力的作用。这个力由电压产生，因为有电压就意味着存在电场，电子带有电荷，处于电场中必定会受到电场力的作用。 （超多电工课程免费看，点击即可跳转）
例如一根电线，不接在电路中，其内部也含有大量自由电子，但这些电子因为没有受到外力，所以它们的运动不是定向的，而是无规则的。若把这根电线接在电源上，其内部所有的电子都会受到同一个电场力，所以它们的运动方向一致，从电源负极经电线移向电源正极。
那么问题来了，我们知道电路在接通时，从电源到负载的距离即使是几十甚至上百公里，负载也会很快就开始工作，这是不是说明自由电子在电路接通瞬间就直接从电源移动到负载了呢？显然并不是，那这是怎么回事呢？
其实，电流的速度接近光速，为电磁波（或者说电场）的传播速度，即3×10^8m/s。也就是说，即使电源到负载长达10万公里，电流也仅需1秒就能传达。但这个速度不是电子的移动速度，实际上电子的移动速度非常慢（相对于光速）。
其实，之所以电流速度这么快，是因为电场在电路中传播得够快，所以线路末端的电子在很短的时间内就会受到电场力的作用开始移动。换言之，电路的接通，不是因为自由电子从电源端移动到了负载端，而是负载端本来就存在的电子开始了移动。
为了便于理解，我们用一个例子说明，一条170米的队伍排队进场做核酸，一开始大家都不动，等待工作人员的命令，此时队伍的末端就在场地的入口处，而工作人员在队伍的开头，然后工作人员开始喊口令“开始”，这个口令以声速340m/s传播，0.5秒后队伍末端的人听到口令开始移动，而整个队伍也跟着第一个人开始往前移。
类似的，队伍中的每个人就相当于自由电子，队伍的长度就相当于电线的长度，工作人员开始喊口号就相当于开关闭合电源接通，声速的传播就相当于电场的传播，队伍首段为电源，末端为负载。开关闭合，电场开始传播，线路末端的电子感受到电场力开始移动，然后沿线分布的所有电子也跟着移动，从而形成电流，这就是电流的产生原理。
你明白了吗？
