В какую сторону течет ток?

[xterro]

По расчётам, в цифрах то всё красиво и понятно, но физический смысл не ясен... имхо это всё равно что представить шоссе с кучей грузовичков(электронов), перевозящих груз(заряд), получается что грузовичок движется со скоростью улитки, но груз перемещается моментально. Если только представить, что электроны не должны перемещаться, а служат эдакими проводниками заряда и он как бы перетекает с одного электрона на другой, в этом случае движение электронов и "не требуется" и получается что движутся не электроны а их заряд... такой вариант как-то могу представить, но корректен ли он... чет я ваще...

[Ivanoff-iv]

рассматривай как длинную очередь - каждый сделал шажок, а результат - перемещение человека (суммарное) моментально на всю длинну очереди

[B@R5uk]

[uquote="xterro",url="/forum/viewtopic.php?p=3161952#p3161952"]Но ток это упорядоченное движение электронов(носителей заряда), если электроны бегут со скоростью 1 мм/с, то как ток может течь со скоростью света? Значит и электроны движутся с такой же скоростью, а не 1мм/с... диссонанс какой-то [/uquote]Слишком глубоко копаете. Электрический ток надо понимать как некое абстрактное явление, связанное с переносом заряда, падением напряжения и нагревом проводника. Ни больше, ни меньше. Все эти аналогии с водопроводом и грузовиками, если их воспринимать близко к сердцу, будут лишь отвлекать вас от сути. Классическая теория с электронами-шариками, которые хаотически двигаются в кристаллической решётке из шариков-атомов, тоже всего лишь упрощённая до нельзя модель, не имеющая в реальности ничего общего с тем, что происходит на самом деле. За то эта модель количественно (но не очень точно) объясняет наличие сопротивления и эффект Джоуля-Ленца, в отличие от водопровода. Если вы хотите понять что там в металле происходит при прохождении тока на самом деле, то вам надо учить матан, потом квантовую механику, потом теорию твёрдого тела. Загуглите, например, что такое зонная структура.

И да, скорость распространения фронта волны, фазовая скорость волны и скорость движения частиц волны (применительно к воде, воздуху и всему прочему осязаемому, где есть волны) — это, как говорят в Одессе, три большие разницы. И потом, нет такого понятия как скорость тока. Есть сила тока.

[IRMADE]

[uquote="xterro",url="/forum/viewtopic.php?p=3161992#p3161992"]и получается что движутся не электроны а их заряд...[/uquote]

Движутся электроны, конечно, но авторы учебников, видимо, сами плохо себе представляют физику электрического тока.
Электроны не "продираются" сквозь кристаллические решётки, а переходят с внешних уровней одних атомов на внешние уровни других, расположенных рядом, т.е. перемещение происходит "шажками". Электрон с внешней орбиты атома переходит под действием поля, валентность понижается и он становится положительным по отношению к соседнему атому и перетягивает с его внешней орбиты один из электронов. Явление это массовое и очень быстрое.

[B@R5uk]

[uquote="IRMADE",url="/forum/viewtopic.php?p=3170809#p3170809"]...а переходят с внешних уровней одних атомов на внешние уровни других, расположенных рядом, т.е. перемещение происходит "шажками"...[/uquote]Не вводите народ в заблуждение. Нет никаких "шажков". Электроны проводимости представляют собой электронный газ. Это не просто газ из электронов, а особое квантово-механическое явление со своими характеристиками, в котором все электроны друг с другом взаимодействуют (запрет Паули тут играет одну из ключевых ролей). Поэтому электроны проводимости не принадлежат какому-то одному атому, а сразу всему кристаллу металла.

Если уж хотите объяснять электрический ток на пальцах, то пользуйтесь классической шариковой моделью. Она хоть и обманывает "зрителей", но по доброму.

[Ivanoff-iv]

шажками тоже бывает, но это в полупроводниках.
а почему бы электроны металла не рассматривать как газ? потенциал—>давление, емкость—>объём, заряд—>количество молекул газа, ток—>скорость движения, и даже волны в газе распространяются (только скорость другая).

[Света]

[uquote="B@R5uk",url="/forum/viewtopic.php?p=3170602#p3170602"]...Все эти аналогии с водопроводом и грузовиками...будут лишь отвлекать вас от сути.[/uquote] Когда к тебе приходит пяти-семиклассник и просит объяснить, то после того, когда его пошлёшь [uquote="B@R5uk",url="/forum/viewtopic.php?p=3170602#p3170602"]...учить матан, потом квантовую механику, потом теорию твёрдого тела...[/uquote] может надолго или навсегда отвратить его заниматься электроникой. Поэтому приходится искать подходящие аналогии.

[noise1]

Анекдот МЭИ. Профессор. Ну ладно , молодой человек, хоть что такое электрический ток знаете?
Честное слово профессор, знал, только от волнения забыл!!!
Профессор. Зря батенька, вспоминайте, Нобелевскую премию можете получить.

[IRMADE]

Спойлер

[/uquote]Не вводите народ в заблуждение. Нет никаких "шажков". Электроны проводимости представляют собой электронный газ. (запрет Паули тут играет одну из ключевых ролей). Поэтому электроны проводимости не принадлежат какому-то одному атому, а сразу всему кристаллу металла.[/uquote]

С такими понятиями Вы действительно скоро до Нобелевской премии доберётесь...
А позвольте спросить, где эти самые электроны проводимости (электронный газ) находятся, уж не заполняют ли они пустоты между кристаллическими решётками? И что происходит с ними при появлении силовых линий?
И ещё. Одно из фундаментальных положений квантовой механики называется Принцип Паули (иначе - Правило запрета). Паули же никому ничего не запрещал...

[mickbell]

Чем отличаются металлы? Тем, что на внешним уровне у них по одному-два, ну три электрона, которые еле держатся на своих местах, даже и вовсе мигрируют между атомами. Это - так называемые свободные электроны. При появлении электрического поля начинают смещаться в соответствии с ним. А есть полупроводники с дырочной проводимостью - вот там электроны перемещаются действительно между атомами. Разве не так?

[IRMADE]

Атомы везде одинаковы, независимо от того, металл это или дерево. Электроны летают вокруг ядра с огромной скоростью, образуя облако и даже те, что находятся на дальних орбитах, привязаны к своему ядру однозначно. Орбиты соседних атомов пересекаются, поэтому, когда появляется вектор напряжённости (силовая линия поля) электрон с внешней орбиты одного из атомов увлекается полем, но его место тут же занимает "лишний" электрон соседнего атома и так - по всему сечению проводника к которому приложено напряжение. Это как раз то, что Вы назвали "перемещением электронов между атомами". Только не между атомами, а с орбиты одного на орбиту другого атома. А если "на пальцах", то между атомами.

[mickbell]

[uquote="IRMADE",url="/forum/viewtopic.php?p=3171486#p3171486"]Атомы везде одинаковы, независимо от того, металл это или дерево. Электроны летают вокруг ядра с огромной скоростью, образуя облако и даже те, что находятся на дальних орбитах, привязаны к своему ядру однозначно.[/uquote]Почему-то существует, и очень распространено мнение, что часть электронов в металлах находятся не на орбитах зоны проводимости, а просто так.

[Ivanoff-iv]

в квантовой физике квантуется всё (если пока не квантуется - значит когда нибудь будет ) и уэлекронов есть возможные положения, просто у проводников они более удачно расположены для проводимости чем у диэлектриков.

[El-Eng]

Всем интересующимся советую прочитать первую главу "Полупроводники" из книги И.П. Степаненко "Основы теории транзисторов и транзисторных схем". Там про проводимость в твердом теле рассказано очень доходчиво, даже если просто читать текст. Книга есть в Сундуке.

[IRMADE]

Хочу подытожить перед закрытием вопроса. Если в атоме электронов столько же, сколько и протонов, то он нейтрален. Если электронов больше, чем протонов, то атом становится отрицательным. Если меньше, чем протонов - положительным.
Электроны, которые находятся далеко от ядра, испытывают слабое притяжение и, попадая в сферу притяжения соседнего атома, у которого не хватает электронов, покидают свой атом чтобы уравновесить соседний. Электроны перемещаются от атомов, где их избыток (отрицательные атомы), к атомам, где их не хватает (положительные атомы).
И если на одном конце провода сосредоточить отрицательно заряженные атомы( избыток электронов), а на другом - положительно заряженные атомы (недостаток электронов), то электроны начнут перемещаться от одного атома к другому ЧЕРЕЗ ВСЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ АТОМЫ до момента установления равновесия.
Если же неравновесное состояние поддерживать, то электроны будут перемещаться пока оно существует, т.е. в проводнике будет течь электрический ток. Неравновесное состояние обеспечивает блок питания.
Всё, тема закрыта!

[Sem7]

"...Уважаемый редактор!
Может, лучше - ПРО РЕАКТОР?,
Про любимый лунный трактор...
Ведь нельзя "ШЕСТЬ ЛЕТ ПОДРЯД"..."
https://www.youtube.com/watch?v=-KtBX6-67dw
http://kacmanat.ru/vsv/vvtxt/v3.htm

ЗЫ: Ответ на вопрос из названия данной темы проще понимается не в техническом, а в историческом контексте. С испокон веков ток, пардон, тёк сугубо логически - от плюса к минусу: плюс отдаёт, минус забирает. В начале 20-го века (1911г. - А.Ф.Иоффе; 1912г.-Р.Милликен) оказалось, что заряд электрона имеет знак минус - отрицателен. Также (рано или поздно) выяснилось, что электрический ток обуславливается не только электронами, а ионами, дырками(...), т.е. не обязательно отрицательными микрочастицами. Дабы не ломать устоявшуюся модель (и голову), было решено "оставить всё как есть". Тем более общей то модели понимания (для всех частиц), получается, быть не может.

[B@R5uk]

[uquote="Света",url="/forum/viewtopic.php?p=3170898#p3170898"]Когда к тебе приходит пяти-семиклассник и просит объяснить...[/uquote]То есть множество замечательных наглядных физических эспериментов, доступных для домашнего исполнения, которые вырабатывают у детей интуитивное понимание того, что такое заряд и что электрических — это перемещение заряда. Очень рекомендую, для взрослых веселье тоже гарантировано.

А моя поизиция остаётся прежней: для создания устройств своими руками кванты и матан не нужны. Для большинства ходовых расчётов хватит поверхностных знаний школьного курса. Если же человек хочет копнуть по-глубже, то тут другого пути уже нет. Просто не надо никого вводить в заблуждение по этому поводу.

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3171623#p3171623"]...советую прочитать первую главу "Полупроводники" из книги И.П. Степаненко "Основы теории транзисторов и транзисторных схем"...[/uquote]Отличная книга. Сильно упрощено, но для начинающего в самый раз. И ключевые понятия все на месте. Всем желающим "копнуть" рекомендую причаститься, а то и выучить наизусть.