Электроны движутся в металле со скоростями, которые по нашим меркам являются очень высокими. Из квантовой физики (см. например, Савельев, т3, #51) известно, что средняя кинетическая энергия свободного электрона в металле составляет около 5 эВ. Вычислим среднюю скорость теплового движения электронов из формулы кинетической энергии. T=mv^2/2 => v=√(2T/m)=√(2*5*1.6*10^(-19)/9.1*10^(-31))~1.326*10^6 м/с=1326 км/с. Это не значит, что все они движутся с равной скоростью - это их усредненная скорость, среди них есть и еще более быстрые, и более медленные, и они постоянно обмениваются этой энергией, упруго сталкиваясь друг с другом. Обычно под "скоростью электрона" ошибочно понимают скорость их упорядоченного дрейфа под действием внешнего электрического поля - когда в проводнике мы наблюдаем ток. Скорость этого дрейфа действительно очень мала и составляет порядка долей миллиметра в секунду: это похоже на то, как газ, образованный электронами хаотически движущимися с огромными скоростями, медленно-медленно перемещается в направлении вектора напряженности электрического поля. Оценим скорость этого дрейфа. Характерный размер между атомами кристалла равен 10(-10) м. Будем считать, что каждый атом металла в кристалле находится в виде иона и один его внешний электрон всегда свободен и участвует в проводимости. В сечении проводника 1 мм^2 расположено 10^14 атомов металла, а значит, в результате дрейфа это сечение в любой момент времени пересекает 10^14 электронов. Характерная величина плотности тока в жилах кабеля имеет порядок 1А/мм^2, в эл. машинах - раз в 10 выше. При токе в 10 А сечение каждую секунду пересекает "цилиндр электронного газа" высотой 10/(10^14*19^(-19))=10^6 ангстрем=10^(-4м). Выводы: 1. скорость хаотического движения электронов в металле имеет порядок 1000 км/с 2. Скорость упорядоченного дрейфа электронного газа в проводнике имеет порядок 0.1 мм/с в высоконагруженных проводниках электрических машин и на порядок меньше (0.01 мм/с) - в проводах и кабелях линий электропередачи.
2200 км. с
