Question

В случае постоянного электрического тока дрейфовая скорость электронов проводимости постоянна. Между тем, на электрон в проводе, по которому течет постоянный ток, действует постоянная сила. Под действием постоянной силы электрон должен двигаться с постоянным ускорением, а никак не равномерно. В чем здесь дело?

Answer 1

Дрейфовая скорость электронов проводимости - это средняя скорость.

Электрическое поле ускоряет электроны, но при взаимодействии с ионам электроны теряют скорость (что объясняет сопротивление проводников).

Вот так, то ускоряясь, то замедляясь, электроны приобретают некоторую "равновесную" среднюю дрейфовую скорость.

Answer 2

Вы правильно заметили, что когда электрон под действием постоянной силы двигается в проводнике, то он должен двигаться с постоянным ускорением в соответствии со вторым законом Ньютона (F = ma), где F - сила, m - масса электрона и a - ускорение.

Однако, при рассмотрении движения электронов в проводнике, необходимо учесть, что они также сталкиваются с атомами и кристаллической структурой проводника. Эти столкновения приводят к случайным изменениям скорости и траектории движения электронов, что вызывает диффузию. Это диффузное движение противодействует постоянному ускорению под действием постоянной силы, и в результате, на макроскопическом уровне, электроны двигаются с постоянной средней скоростью, которая называется дрейфовой скоростью.

Дрейфовая скорость представляет собой усредненное значение скорости электронов, учитывая их случайные столкновения в проводнике. Это объясняет, почему, несмотря на постоянную силу и случайные изменения скорости, электроны в проводнике двигаются со средней скоростью, которая остается постоянной при постоянном токе.