Hur snabbrörliga elektrisk ström genom ledningarna

Du har förmodligen omedelbart säga att hastigheten på den elektriska strömmen är lika med ljusets hastighet och du kommer att vara fel. I denna artikel kommer jag att förklara med ett enkelt exempel, hur och med vilken hastighet den rör sig elektrisk ström genom ledningarna.

Låt oss ta till exempel simulera följande scenario:

Låt oss har lampan ansluten till en konstant strömkälla tvåtråds skärmad kabel, är längden av kabeln 10 kilometer.

Om vi ​​nu vänder på strömbrytaren i denna krets kommer lampan att lysa upp 10 km / 300 000 km / s, med 10 km - är längden på vår ledare och 300 tusen km / s - är utbredningshastigheten för en elektromagnetisk våg (lätt) i vakuum.

Det vill säga beräkningarna visar det sig, lampan lyser med 0.00003333 sekunder eller 33,333 mikrosekunder (ska inte accepteras av ledar kapacitans). Av detta följer att "förflyttning av elektroner" spridda över ledaren med ljusets hastighet.

Men det faktum att elektronerna börjar röra sig efter varandra med ljusets hastighet innebär inte att de rör sig i en ledare med samma hastighet.

Här ljusets hastighet, är detta den hastighet med vilken de laddade partiklarna börjar röra sig bakom varandra, och flytta genom en ledare de kan vid en hastighet av endast några få millimeter per enhet tid.

Det är inte klart? Låt mig förklara varför.

Så vi stängde krets genom att trycka på strömbrytaren. Vid denna tid, elektronerna börjar lämna negativa pol vårt dig kondensator, så finns det en minskning av elektriska fältet i det dielektriska materialet hos kondensatorn och elektronerna (från den anslutna ledaren) börjar gå positiva terminalen kondensator.

Sålunda, potentialskillnaden mellan kondensatorplattorna minskar. Och beroende på det faktum att elektronerna i adjoint ledardelen i rörelse, deras vakant utrymme som upptas av elektroner från den intilliggande delen av tråden (av elektromagnetiska fält stängd kedja).

Denna process av rörliga sprider vidare genom ledaren, och efter en viss tid når vår gemensamma glödlampan och de flödande ström orsakar det att glöda.

Det visar sig att ändringen av det elektriska fältet i ledaren fördelas omedelbart, men gör de laddade partiklarna har en mycket lägre takt.

Analogin med rinnande vatten

Låt oss för att underlätta förståelsen av analogin med VVS.

Tänk dig följande scen: du kör vattenpump, också belägna långt utanför staden och på bara en bråkdel av sekunder (tryckändrings utbreder vid en medelhastighet på 1400 km / s) har från början av vattenströmningsröret. Men det är inte samma vatten som just har passerat genom pumpen, "krossa" vattenmolekylerna sprids med hög hastighet, och molekylerna själva gå i en mycket långsammare takt.

Och med rörelsen av elektrisk ström.

Och hur AC

Tja, det verkar vara en konstant ström är mer eller mindre blivit tydligt och kan också vara en andra logisk fråga: Och hur är det med växelström?

I själva verket skillnaden här ligger endast i det faktum att växelströmmen ändrar riktning med en frekvens av 50 Hertz i taget. Men det beror på hastigheten på samma faktorer som i fallet med likström.

Sammanfattning och slutsatser

Så, låt oss återkomma strömmen. Så, om ledaren inte påverkas av det elektromagnetiska fältet, rörelsen av elektroner inuti tråden sker helt på ett kaotiskt sätt.

När ledaren är en elektrisk fälteffekt, beroende på faktorer såsom temperatur ledarmaterial, potentialskillnaden, kan elektrisk ström hastighet att variera från 0,6 till 6 mm i en tidsenhet. Som ni kan se, är detta värde mycket långt ifrån ljusets hastighet. Och det beräknas med följande formel:

Där n - tätheten av fria bärare, S - ledartvärsnittsarea, e - laddningen av partiklarna, I - strömintensitet.

Det är allt jag ville berätta om hastigheten av den elektriska strömmen genom ledningarna. Om artikeln var användbar för dig, kommer du att uppskatta det som. Tack för er uppmärksamhet!