ГДЗ по физике, 8 класс, Перышкин, номер 37.3: Действия электрического тока

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо сравнить характер движения свободных электронов в двух состояниях проводника: когда он является частью замкнутой электрической цепи (подключен к источнику) и когда цепь разомкнута (отключен от источника). Ключевым фактором здесь является наличие или отсутствие внешнего электрического поля внутри металла.

Вычисление и анализ процессов:

1. При отключении от источника тока:
   • Внутри металлического проводника отсутствуют внешние силы, действующие на заряженные частицы.
   • Свободные электроны движутся только под влиянием тепловых взаимодействий с ионами кристаллической решетки.
   • Это движение называется хаотическим тепловым . Скорости электронов велики (10⁵–10⁶ м/с), но направления их движения случайны.
   • Средняя скорость упорядоченного смещения равна нулю, поэтому электрический ток не течет.
2. При подключении к источнику тока:
   • Источник тока создает в проводнике постоянное электрическое поле.
   • На каждый свободный электрон начинает действовать сила со стороны этого поля: F=eE, где e — заряд электрона, E — напряженность поля.
   • Эта сила сообщает электронам ускорение, направленное против вектора напряженности поля (так как заряд электрона отрицателен).
   • В результате к хаотическому тепловому движению добавляется упорядоченное дрейфовое движение .
   • Хотя средняя скорость дрейфа очень мала (порядка 10^-4 м/с), именно она обеспечивает перенос заряда через поперечное сечение проводника, то есть возникновение электрического тока.

Проверка и вывод:

Различие заключается в наличии упорядоченной составляющей скорости. Без внешнего поля движение чисто хаотично и суммарный перенос заряда отсутствует. При наличии поля возникает направленное смещение всех электронов, что и регистрируется как электрический ток. Тепловое движение при этом сохраняется, но оно не влияет на величину тока напрямую, кроме как через сопротивление материала.