Электричество невидимо, оттого его природа кажется загадочной. Часто возникает путаница: люди думают, что электроны летят по проводам со скоростью света. Так ли это? Разобраться в этом вопросе поможет ассистент отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета Яна Малькова.
Что движется на самом деле?
Электрический ток — это упорядоченное движение электронов. Однако сами электроны перемещаются очень медленно, со скоростью несколько миллиметров в секунду. Тогда почему при включении света лампочка загорается практически мгновенно?
Это происходит благодаря электромагнитному полю. Оно распространяется со скоростью, близкой к скорости света.
«Настоящий гонщик здесь не электроны, а электромагнитное поле. Давайте разберем ситуацию на примере гонок. Представьте: электроны, как толпа зрителей на стадионе, делают волну, каждый зритель почти не двигается со своего места, однако волна переходит от одной трибуны к другой с огромной скоростью. Так и в проводах. Электромагнитное поле распространяется с огромной скоростью, близкой к скорости света. Оно как бы толкает электроны по всему проводнику. Энергия передается почти мгновенно, при этом носители заряда — электроны — почти неподвижны. Они движутся с дрейфовой скоростью, она составляет всего несколько миллиметров в секунду», — отмечает Яна Малькова.
Точная скорость движения электрического тока зависит от параметров проводника. Для ее определения нужно решить телеграфные уравнения, которые описывают распространение сигнала по длинным линиям.
Что было бы, если бы электроны летали со скоростью света?
По словам ассистента отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ, это открыло бы фантастические возможности. Например, беспроводную передачу энергии на огромные расстояния.
«Пока это лишь мечта, но технологии вроде беспроводной зарядки делают ее чуть ближе», — отмечает Яна Малькова.