既然电子弗成能达到光速那为何电子形成的电流却能以光速传播？

如果你对电流的传播速率产生过好奇并进行了干系查询，那么不出意外的话，你得到的答案便是——光速。

物理老师见告我们，导体中的电流实在便是大量的自由电子做有规则的定向运动所形成的，而根据相对论，任何具有静止质量的物体的速率都不可能达到光速，由于电子是具有静止质量的，因此电子的速率也不可能达到光速。

这就很随意马虎令人产生迷惑：既然电子不可能达到光速，那为何电子形成的电流却能以光速传播呢？为相识释这个问题，我们不妨来看图说话。

上图是一个非常大略的电路图，由电源、开关、灯泡以及连接它们的导线构成，只要我们操作开关使这个电路处于闭合状态，灯泡就会亮起。

有一种常见的缺点不雅观点认为，在这个电路中的开关闭合时，电源就会发送大量的电子出来，而当这些电子沿着导线抵达灯泡时，灯泡才会亮起。
为什么说这种不雅观点是缺点的呢？由于实际情形实在是下图这个样子的。

如上图所示，在开关断开的状态下，电路中实在充满了自由电子，而在开关闭合的状态下，全体电路中的自由电子则会一起运动，在这个过程中，电源的负极会源源不断地发送出电子，与此同时，电源的正极又会持续“回收”电路中的电子，而在开关闭合的瞬间，使灯泡亮起的实在是它附近的电子，而从电源发送出来的电子在此时并没有抵达灯泡。

由此可见，电流的传播速率并不是电路中的自由电子的运动速率，那会是什么呢？

想象一个场景，在我们在上体育课时，当我们听到体育老师发出“齐步走”的口令时，就会提高，而当我们听到体育老师发出“立定”的口令时，则会停滞。
与之类似的是，实在电路中的电子也是在屈服一个“口令”的指挥，而电流的传播速率，实在便是这个“口令”的传播速率。

实际上，电路中的“口令”实在便是电场，只管电场并不像常日的物质那样由分子、原子等微不雅观粒子组成，但电场却是客不雅观存在的，由于电场具备了常日物质所具备的能量和力等客不雅观属性，当电荷被置入电场中时，电场就会对其产生一种被称为“电场力”的浸染力，进而使电荷具备定向移动的趋势。

根据当代物理学的描述，电场的建立速率和传播速率都是光速，据此我们就可以得出，当电路中的开关闭合时，电源所建立的电场就会在电路中以光速传播，其所到之处，导线中的自由电子就会急速开始定向移动，在这个过程中，电流的传播速率实在并不是电子的运动速率，而该当是电场的建立和传播速率，也便是光速。

因此可以说，“电子的速率不可能达到光速”与“电流能以光速传播”并不冲突。
看到这里，相信大家会比较好奇，在形成电流的时候，导体中的自由电子真正的运动速率有多快呢？我们接着看。

在形成电流的时候，导体中的自由电子实在有两种运动速率，一种是无规则的热运动速率，其速率的数量级一样平常在每秒10^3米至每秒10^5米之间，另一种则是自由电子在“电场力”浸染下的定向运动速率，这被称为“飘移速率”，与热运动速率比较，电子的均匀飘移速率可以说是非常缓慢，我们可以通过一个详细的例子来加以解释。

首先来大略复习一下物理知识：1安培的电流每秒输运的电量为1库仑，1库仑则与6.24 x 10^18个电子的电荷总量相称。

好的，现在我们进入正题，已知铜原子的直径为2.55 x 10^(-10）米，以是对付一根直径为1毫米的铜导线来讲，其横截面大概就可以排下1.54 x 10^13个铜原子，我们假设每个铜原子都有一个电子能自由运动，那么1安培的电流每一秒让这些自由电子移动的均匀间隔，就相称于大约40.5万个铜原子直径，换算下来便是大约0.1毫米（0.000103275米）。

也便是说，当一根直径为1毫米的铜导线通过1安培的电流时，导线内自由电子的均匀飘移速率大概只有每秒钟0.1毫米，绝不夸年夜地讲，蜗牛的速率都比这快得多。

好了，本日我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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