Есть мнение, что давно пора понятно и просто объяснить, что такое «электричество». Ибо читатели настаивают. Однако, даже как подойти в проблеме, я долго придумать не мог. «Упорядоченное движение заряженных частиц», – что тут можно объяснять, если всё и так понятно?
Следовательно, для начала нужно чтобы стало непонятно. Что такое «заряженная частица»? В общем случае – электрон. В твёрдых проводниках присутствуют, как электроны связанные, – в составе атомов, – так и некоторое количество свободных, свои атомы временно «потерявших». Движутся только они, так как ионы, – молекулы с недостачей электронов, – в твёрдом веществе неподвижны. Что же касается «дырок», – то квазичастицы – описательная сущность, без физического содержания. Ну их.
...В газе же под воздействием электромагнитного поля возникает движение встречное. Электроны в одну сторону, а ионы – в другую. Соответственно, заряженными частицами в растворе оказываются катионы и анионы. Молекулы с недостачей и избытком электронов соответственно... Ключевым же понятием в любом случае является «поле». Потому что, никаких «полей» в природе нет. То что именуется «полем», – поток частиц. И не каких попало, а исключительно квантов. Ведь дальнодействия не существует. Импульс передаётся только от одной частицы к другой. И только третьей частицей – квантом.
Теперь, как хочется верить, стало уже непонятно. Что заставляет электроны двигаться по проводнику в определённую сторону?
Передача импульса между электронами в проводнике происходит посредством обмена виртуальными гамма-квантами. Длина волны которых, во-первых, слишком велика, – в пределе бесконечна, – потенциально каждый электрон во вселенной может взаимодействовать с каждым. Во-вторых, как отмечалось выше – фотоны эти виртуальны. Проскакивая между электронами, квант толкает их в противоположные стороны, но энергия при этом не расходуется. Можно сказать, что квант излучённый одной частицей, поглощается другой… Получая же толчки с разных сторон, электроны будут стремиться распределиться в проводнике равномерно, так чтобы «давление» квантов с разных сторон уравновешивалось.
...Теперь же с одного из концов проводника нужно создать избыток электронов, добавив некоторое их количеств извне, – есть способы. Ситуация перестанет быть равновесной. Заряженные частицы снова постараются распределиться по проводнику равномерно, – при этом возникнет их движение в сторону от точки внесения заряда.
Движение же, – и это важно, – распространится по проводнику со скоростью света, – скоростью фотонов, передающих импульс. И то, что проводник не прозрачен, – неважно. Это не те фотоны, которые могут поглощаться в веществе.
При этом, однако, перемещение отдельных электронов будет минимальным и очень медленным, – около 0.1 миллиметра в секунду. «Направленное движение заряженных частиц» следует понимать достаточно условно. Свободный электрон в металле вообще – явление временное. Сейчас он свободен, тут стал частью молекулы, – зато «отцепился» другой… Тем не менее, свободные электроны найдутся всегда, – иначе бы вещество не было «проводником».
Но именно это – медленное и бестолковое – движение электронов и создаёт «сопротивление» току. Если виртуальные кванты – бесплатно, то физическое смещение электрона – чего-то обязательно стоит. Потери энергии, – её рассеяние в форме низкоэнергетического (а если проводник греется, то и теплового) излучения, – происходит при поглощениях и потерях электронов атомами.
