Поток электронов в проводе

Электричество - это «поток электронов». Мой ребенок спросил меня, если это так, то в конечном итоге медный провод должен исчезнуть / исчезнуть / закончить, потому что материя перемещается из одного места в другое. Я не инженер-электрик, что мне сказать ему?

current wire electron

— Хамаюн Али Шах
источник

Возможно актуально: amasci.com/miscon/elect.html

— ntoskrnl

Исчезает ли река, потому что вода течет из одного места в другое?

Я думаю, что это будет немного коротко и немного абстрактно для ребенка, и тогда вы получите больше путаницы, потому что реки «исчезают» - они оказываются в море, испаряются в воздух и падают где-то под дождь. Плохая аналогия для потока заряда.

— Джим Дирден

Я не вижу в этом плохой аналогии - круговорот воды похож на замкнутый контур. Электроны приходят из батареи, проходят через провод и возвращаются в батарею.

— MSalters

Музыкальные стулья. Люди (электроны) и стулья (атомы меди) никогда не исчезают, они просто перемещаются с места на место. Если в креслах никого нет, провод разряжается, а если люди сидят на коленях у других людей, провод заряжается (отрицательно). Но провод никогда не исчезает. Движение электронов включает только несколько атомов меди, много электронов. Это движение, которое можно использовать как работу. Сами атомы остаются на месте.

— Адам Дэвис

Ответы:

В металле, подобном меди, некоторые электроны не связаны с отдельными атомами. Если на медную проволоку подается напряжение, эти свободные электроны переходят от одного атома к другому. Этот поток электронов является электрическим током, но сами атомы меди не двигаются, поэтому медный провод не исчезает. Конечно, источник напряжения должен подавать дополнительные электроны для продолжения потока.

В качестве аналогии рассмотрим водопад - электрический ток подобен падающим молекулам воды, а молекулы воды падают под действием силы тяжести (что аналогично напряжению). Водопад должен быть снабжен большим количеством молекул воды, чтобы водопад продолжал существовать, но русло реки, по которому протекают молекулы воды (аналогично атомам меди), не движется и не исчезает.

— Значение NULL
источник

+1; на самом деле, это является правильный ответ - вы не вдаваясь в излишние подробности, что делает мало места для дополнительных осложнений в объяснении, в то время как удары гвоздь молотком; Мне особенно нравится аналогия с водопадом, поскольку вода из водопада действительно возвращается к источнику ( en.wikipedia.org/wiki/Water_cycle ), что делает эту аналогию довольно полной и блестящей.

Чтобы стать немного глубже, сами электроны не движутся со скоростью света через материал. Их положение является вероятностным, но в целом они движутся со скоростью дрейфа электронов материала, которая на самом деле довольно медленная. Электрические сигналы через провод - это электрическое поле, движущееся через материал.

— Роза Рихтер

Чтобы добавить еще 2 цента и более упрощенное понимание, я часто нахожу, что проще представить поток тока через провод в виде мраморной трубки (маленькие стеклянные шарики, если это не очень хорошо переводится).

В проводе уже есть электроны, поэтому наша трубка полна мрамора. Подавая напряжение (электродвижущую силу ), вы можете протолкнуть новый мрамор. Когда вы это сделаете, мрамор выскочит. Возьмите тот, который выскочил, и протолкните его на другом конце. В реальном контуре у него нет концов, чтобы толкать электроны внутрь и наружу, но он течет по всему кругу (поэтому наша трубка будет соединена вместе на обоих концах).

В электронике мы не создаем и не разрушаем, не добавляем и не удаляем электроны * - они уже есть. Все, что мы делаем, это подталкиваем их. Также важно понимать, что это не один электрон, который нужно толкать, а поток. Вы толкаете один конец, а другой конец движется. Толкание электронов на одном конце не означает, что на другом конце толкают те же электроны, точно так же, как толкание шариков приводит к выходу другого.

По мере того, как вы углубляетесь все дальше и дальше вниз, вы можете начать ценить дыры, носители и электроны, прыгающие вверх и вниз по уровням энергии; но это упрощенные термины, только представьте, что вы помещаете шарики в трубу.

* Да, есть, вероятно, исключения, но они не актуальны.

— Оливер
источник

Самый простой ответ, который вы можете дать, состоит в том, что для каждого электрона, который выходит из одного конца провода, другой электрон «проталкивается» на другом конце провода. Поэтому, даже при наличии «потока» электронов, проволока не теряет никаких электронов (без потерь)!

— Guill
источник