关于导线内自由电子定向移动速度问题

Question

图1:如果有一根直导线，长度为10000米，电阻几乎为零，把A端接在电源负级问题如下：1）需要多少时间，导线的B端会有负电荷？2）电子是如何移动到导线B端的，是一个个电子排列着从A移动到B吗？如果这个过程是瞬时的，这个时候电子的定向移动速度就非常快，接近光速了，但是之前说过闭合电路电子的定向移动速度是10的-5次方，也就是移动1m将近要3小时，是不是电阻阻碍了电子的移动？图2:假设A1点目前是断开的，那么在接通A1点的瞬间：1）是不是已经有大量自由电子从A1点到达A2点？这个速度是不是接近光速？2）电阻阻碍电子的定向运动，到达平衡的时候，自由电子在A2由于受到电阻的阻碍，开始堆积，从而阻碍电子从A1点向A2点移动，最终到达稳态，也就是各点的电流大小相等。

Answer 1

电子移动的速度是不快，但是整个导线内都有自由电子，第一个到达B端的电子并不是从A端过来的，而是最靠近B端的那一个电子。就象我们打开水龙头，虽然水塔里的水还在路上，但是水龙头马上就有水出来了。

B端什么时候会有负电荷，要看最靠近B端的那个电子什么时候会动。只要它受到电场力的作用就会动，因此它什么时候会动，取决于电场形成的速度，而不是电子移动的速度。

图2的问题。由上述可知，A1接通的瞬间，到达A2的电子并不是全部都是从A1过来的，有一个部分是导线里的。你其他的理解没问题。

追问

太感谢你的回答了，像图1，a接通瞬间，电源负极的自由电子是推着导线的自由电子，整体往导线的另外一端移动，也就是在接通瞬间，在a处电子受到的力会瞬间传递到导线另外一端，是不是自由电子就像水流一样，只要在一边施加压力，另外一端立马就有压力？

举个例子：情况一：把10块积木紧贴在一起，在一端用力，10块积木一起动，情况二：把10块积木每个隔一段距离放，在第一块用力，当第一块倒下后压到第二块，第二块再倒下，压到第三块，最后压到最后一块。当接通a的时候，电场建立的情况是不是就像情况一。

追答

对的。

追问

太感谢了，还有个问题一直困扰着我，不知道是否还能帮我一下，https://zhidao.baidu.com/question/431444679142551772.html

Answer 2

自由电子周围是属于自己的磁场粒子，致使自由电子之间几乎没有自由间隙，或者说自由电子是通过磁场粒子一个挨一个的贴着，所以只要有一个自由电子伸伸懒腰，导线另一端的自由电子就会马上产生反应。电阻只会减慢伸懒腰的速度，但对另一端自由电子马上产生反应可以忽略不计，所以电流速度=光速。我是这么理解的，不一定严谨，甚至不一定对，仅为参考。追问

这个解释的通，能帮我问问其他专家，是不是这样的吗？

Answer 3

这是一段金属导线这是它的内部接下来我们给它通上电你们猜猜这个电子是如何运动的？在大多数人的理解中它是这样移动的一瞬间就能移到尽头速度接近光速其实，单个自由电子的移动速度很慢