Вопрос об электрическом токе.

[trueseeshka]

Сразу оговорюсь: знания по физике у меня на уровне школьника-троечника. Я хочу понять такой вопрос:
Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда. Для металлов этими частицами являются электроны. Теперь рассмотрим строение кристаллической решётки металла:

В узлах кристаллической решётки расположены положительные ионы металла. Между ними беспорядочно, подобно молекулам газа, движутся электроны проводимости, происходящие из атомов металлов при образовании ионов. Эти электроны играют роль «цемента», удерживая вместе положительные ионы; в противном случае решётка распалась бы под действием сил отталкивания между ионами. Вместе с тем и электроны удерживаются ионами в пределах кристаллической решётки и не могут её покинуть. Силы связи не локализованы и не направлены.

Из этого я понимаю: раз силы связи не локализованы, то электроны безпорядочно движутся вокруг ионов в каждом кубическом нанометре металла. Вот, что мне не понятно: каким образом электроны, упорядоченное движение которых и является электрическим током, упорядоченно проходят сквозь хаос электронов кристаллической решётки металла? В моём понимании электроны должны отскакивать друг от друга, так как они одинаково заряжены.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- отсутствуют собственные содержательные попытки ответа на вопрос;
- отсутствует обоснование вывода, послужившего поводом для возникновения вопроса.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[Osmiy]

Попробуйте ознакомиться с понятием Дебаевского радиуса. В вики точно должна быть статья. Частично это устраняет ваш парадокс.

[trueseeshka]

Osmiy в сообщении #1218113 писал(а):

Попробуйте ознакомиться с понятием Дебаевского радиуса. В вики точно должна быть статья. Частично это устраняет ваш парадокс.

Деба́евская длина (дебаевский радиус) — расстояние, на которое распространяется действие электрического поля отдельного заряда в квазинейтральной среде, содержащей свободные положительно и отрицательно заряженные частицы
Но ведь в металлах ионы не свободные.

[arseniiv]

Вероятно, вы думаете, что в токе все электроны движутся как по линейке, и тепловое движение отменяется? Нет. Они смещаются в среднем, и для этого им не надо переставать шарахаться во все стороны.

[Osmiy]

trueseeshka в сообщении #1218124 писал(а):

Но ведь в металлах ионы не свободные.

А какая разница, это не влияет на суть. Металл в целом нейтрален, в нём электрон или ион металла практически не чувствует заряды через атом.

[fred1996]

trueseeshka
Грубо говоря в металлах следует говорить о двух скоростях электронов:
1. "Тепловая" или беспорядочная скорость броуновского движения свободных электронов. При комнатной температуре это порядка 100 км/сек.
2. Скорость дрейфа электронов, которая и ответственна за электрический ток. Это доли миллиметров или миллиметры в секунду.
Электроны в металле дрейфуют вследствие микроскопического изменения плотности свободных зарядов (самих электронов). Поэтому то среду и называют квазинейтральной, что концентрация положительных и отрицательных зарядов практически совпадает. И можно говорить лишь о совсем небольшой области пространства, которая как бы и создает это возмущенное поле.

3. Можно еще говорить о скорости распространения электромагнитного возмущения в проводнике. Например когда мы замыкаем электрическую цепь. Это уже величина, сравнимая со скоростью света.

[rustot]

Если взять некоторый объем среды $dV$ и для всех обнаруженных в нем зарядов посчитать величину $\frac{1}{dV} \sum q_i \vec{v_i}$, то вот эта величина называется плотностью тока $\vec{j}$.

Как бы хаотично и разнонаправленно ни двигались заряды в этом объеме, летают ли они как шарики в биллиарде или раскачиваются как грузики на пружинке или вообще не похожи своим поведением ни на что привычное макроскопическое, значение (для всех зависимостей в которые входит "ток") имеет только эта сумма. Если она ненулевая значит в результате всех этих движений они в среднем сместились, это и есть ток

Попытка узнать "сразу все и обо всем" приводит к тому, что в итоге вы вообще ни о чем не узнаете, изучать все нужно иерархически. Не нужно изучать атомную структуру вещества когда изучаете работу червячной передачи, достаточно ограничиться тем что у материала есть вот такие прочность и упругость, неважно как именно формирующиеся. Когда изучаете явления в которых фигурирует "ток", совершенно избыточны знания о его "микроустройстве", они к пониманию этих явлений ничего не добавят. Это можно узнать уже когда нибудь потом, отдельно

[trueseeshka]

rustot в сообщении #1218162 писал(а):

Попытка узнать "сразу все и обо всем" приводит к тому, что в итоге вы вообще ни о чем не узнаете

Это точно, всё только сложнее стало.

rustot в сообщении #1218162 писал(а):

Когда изучаете явления в которых фигурирует "ток", совершенно избыточны знания о его "микроустройстве", они к пониманию этих явлений ничего не добавят. Это можно узнать уже когда нибудь потом, отдельно

Тут действует правило "Чтобы понять суть явления нужно смотреть в его корень", что я и попытался сделать. А сподвигло меня на такой всплеск любознательности утверждение одного весьма не глупого человека, который ещё и кандидат физмат наук, о том, что электричество это никакой не поток электронов, а поток эфира. А эфир, в свою очередь, изначально присутсвтововал аж в таблице Менделеева. Но сейчас у меня нет возможности общатся лично с этим человеком и попросить его обяснить своё утверждение. Вот я и пришёл на эту конференцию в надежде, что у меня хватит мозгов осилить эти знания, но

Всем спасбо за ответы. Тему можно закрывать.

[arseniiv]

trueseeshka в сообщении #1218428 писал(а):

утверждение одного весьма не глупого человека, который ещё и кандидат физмат наук, о том, что электричество это никакой не поток электронов, а поток эфира. А эфир, в свою очередь, изначально присутсвтововал аж в таблице Менделеева.

Ох, вечно эти выглядящие неглупыми человеки лапши на уши кому-нибудь навешают. Нет, это бред. Вообще, на сегодня у слова «эфир» (ну, кроме значений «радио/телеэфир» или названия класса химических соединений) остались лишь псевдонаучные коннотации, так что если слышите его в физическом контексте, но не представляете, о чём может быть речь, смело игнорируйте.

[rustot]

trueseeshka в сообщении #1218428 писал(а):

Тут действует правило "Чтобы понять суть явления нужно смотреть в его корень", что я и попытался сделать.

В это и заключается ошибка. Сначала нужно изучить как здание строится из кирпичей, а уже потом изучать из чего устроен кирпич. А начав изучать как строится здание и тут же провалившись по перекрестным ссылкам в поисках "сути вещей" до каких нибудь лептонов - вы в итоге не узнаете ни про здание ни про лептоны. Начинать "снизу" бессмысленно, вы будете нагружены грудой каких то деталей и так не будете видеть как они объединены вместе.

ВСЕ уже известное вы просто не успеете прочитать за всю жизнь, поэтому начиная "снизу" вы к концу жизни будете по прежнему продолжать изучать элементарные частицы, так и не поняв как работает радиоприемник. Начиная сверху вы на каком то этапе сможете выбрать какая именно (очень узкая) область детализации вам действительно интересна и сосредоточиться на изучении только ее, потому-что, повторяю, "все и обо всем" вы даже прочитать не успеете

trueseeshka в сообщении #1218428 писал(а):

А сподвигло меня на такой всплеск любознательности утверждение одного весьма не глупого человека, который ещё и кандидат физмат наук, о том, что электричество это никакой не поток электронов, а поток эфира.

Бредогенерация остается таковой хоть от слесаря она хоть от академика исходит

[rockclimber]

trueseeshka в сообщении #1218428 писал(а):

А эфир, в свою очередь, изначально присутсвтововал аж в таблице Менделеева.

Однако сейчас там его нет, и уже одно это должно было насторожить. Неспроста же.

[Osmiy]

rockclimber в сообщении #1218541 писал(а):

Неспроста же.

Это заговор

[fred1996]

rockclimber в сообщении #1218541 писал(а):

trueseeshka в сообщении #1218428 писал(а):

А эфир, в свою очередь, изначально присутсвтововал аж в таблице Менделеева.

Однако сейчас там его нет, и уже одно это должно было насторожить. Неспроста же.

Периодическую таблицу элементов начали конструировать задолго до Менделеева.
Он известен тем, что придал ей достаточно законченный вид, или даже каркас, на который уже значительно позже навесили физический смысл.
Потому как во времена Менделеева атомарная теория вещества еще практически не существовала. Только спустя 50 лет появились первые толковые объяснения из разряда не "как", а "почему"

Так уж наука устроена, что сначала ученый описывает явление, набирает экспериментальный материал, а потом строит теории.

Простой пример.
Кеплер в свое время долго наблюдал за поведением планет в Солнечной системе.
И на основе этих Наблюдений эмпирически вывел 3 закона своего имени, без какого либо понимания, а почему.
Потом пришел Ньютон, и проанализировав это Кеплеровские законы вывел закон тяготения между Солнцем и планетами и обобщил этот закон на все тела в природе.
Более того, это ему позволило предсказать, что кроме замкнутых эллиптических орбит могут существовать незамкнутые параболические и гиперболические орбиты.

Возможно эфир и присутствовал каким-то боком у Менделеева уме. В конце концов в то время теория эфира не противоречила существенным образом существующим на то время экспериментам. Но наука не стоит на месте. И если появляются какие-то эксперименты, опровергающие предсказания предыдущих теорий, их либо подправляют, либо заменяют на новые. Так было не только с теорией эфира.