在日常生活中，我們可以明顯地感覺到電的傳播速度非?？?，一個(gè)最常見的例子就是，當(dāng)我們在使用電燈時(shí)，電燈泡總是會在我們按下開關(guān)的一瞬間就亮起，以至于我們根本就感覺不到任何延遲。

假如你對電流的傳播速度產(chǎn)生過好奇并進(jìn)行了相關(guān)查詢，那么不出意外的話，你得到的答案就是——光速。

物理老師告訴我們，導(dǎo)體中的電流其實(shí)就是大量的自由電子做有規(guī)則的定向運(yùn)動所形成的，而根據(jù)相對論，任何具有靜止質(zhì)量的物體的速度都不可能達(dá)到光速，由于電子是具有靜止質(zhì)量的，因此電子的速度也不可能達(dá)到光速。

這就很容易令人產(chǎn)生疑惑：既然電子不可能達(dá)到光速，那為何電子形成的電流卻能以光速傳播呢？為了說明這個(gè)問題，我們不妨來看圖說話。

上圖是一個(gè)非常簡單的電路圖，由電源、開關(guān)、燈泡以及連接它們的導(dǎo)線構(gòu)成，只要我們操作開關(guān)使這個(gè)電路處于閉合狀態(tài)，燈泡就會亮起。

有一種常見的錯(cuò)誤觀點(diǎn)認(rèn)為，在這個(gè)電路中的開關(guān)閉合時(shí)，電源就會發(fā)送大量的電子出來，而當(dāng)這些電子沿著導(dǎo)線抵達(dá)燈泡時(shí)，燈泡才會亮起。為什么說這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的呢？因?yàn)閷?shí)際情況其實(shí)是下圖這個(gè)樣子的。

如上圖所示，在開關(guān)斷開的狀態(tài)下，電路中其實(shí)充滿了自由電子，而在開關(guān)閉合的狀態(tài)下，整個(gè)電路中的自由電子則會一起運(yùn)動，在這個(gè)過程中，電源的負(fù)極會源源不斷地發(fā)送出電子，與此同時(shí)，電源的正極又會持續(xù)“回收”電路中的電子，而在開關(guān)閉合的瞬間，使燈泡亮起的其實(shí)是它附近的電子，而從電源發(fā)送出來的電子在此時(shí)并沒有抵達(dá)燈泡。

由此可見，電流的傳播速度并不是電路中的自由電子的運(yùn)動速度，那會是什么呢？

想象一個(gè)場景，在我們在上體育課時(shí)，當(dāng)我們聽到體育老師發(fā)出“齊步走”的口令時(shí)，就會前進(jìn)，而當(dāng)我們聽到體育老師發(fā)出“立定”的口令時(shí)，則會停止。與之類似的是，其實(shí)電路中的電子也是在遵從一個(gè)“口令”的指揮，而電流的傳播速度，其實(shí)就是這個(gè)“口令”的傳播速度。

實(shí)際上，電路中的“口令”其實(shí)就是電場，盡管電場并不像通常的物質(zhì)那樣由分子、原子等微觀粒子組成，但電場卻是客觀存在的，因?yàn)殡妶鼍邆淞送ǔＮ镔|(zhì)所具備的能量和力等客觀屬性，當(dāng)電荷被置入電場中時(shí)，電場就會對其產(chǎn)生一種被稱為“電場力”的作用力，進(jìn)而使電荷具備定向移動的趨勢。

根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)的描述，電場的建立速度和傳播速度都是光速，據(jù)此我們就可以得出，當(dāng)電路中的開關(guān)閉合時(shí)，電源所建立的電場就會在電路中以光速傳播，其所到之處，導(dǎo)線中的自由電子就會立刻開始定向移動，在這個(gè)過程中，電流的傳播速度其實(shí)并不是電子的運(yùn)動速度，而應(yīng)該是電場的建立和傳播速度，也就是光速。

因此可以說，“電子的速度不可能達(dá)到光速”與“電流能以光速傳播”并不沖突?？吹竭@里，相信大家會比較好奇，在形成電流的時(shí)候，導(dǎo)體中的自由電子真正的運(yùn)動速度有多快呢？我們接著看。

在形成電流的時(shí)候，導(dǎo)體中的自由電子其實(shí)有兩種運(yùn)動速度，一種是無規(guī)則的熱運(yùn)動速度，其速度的數(shù)量級一般在每秒10^3米至每秒10^5米之間，另一種則是自由電子在“電場力”作用下的定向運(yùn)動速度，這被稱為“飄移速度”，與熱運(yùn)動速度相比，電子的平均飄移速度可以說是異常緩慢，我們可以通過一個(gè)具體的例子來加以說明。

首先來簡單復(fù)習(xí)一下物理知識：1安培的電流每秒輸運(yùn)的電量為1庫侖，1庫侖則與6.24 x 10^18個(gè)電子的電荷總量相當(dāng)。

好的，現(xiàn)在我們進(jìn)入正題，已知銅原子的直徑為2.55 x 10^(-10）米，所以對于一根直徑為1毫米的銅導(dǎo)線來講，其橫截面大概就可以排下1.54 x 10^13個(gè)銅原子，我們假設(shè)每個(gè)銅原子都有一個(gè)電子能自由運(yùn)動，那么1安培的電流每一秒讓這些自由電子移動的平均距離，就相當(dāng)于大約40.5萬個(gè)銅原子直徑，換算下來就是大約0.1毫米（0.000103275米）。

也就是說，當(dāng)一根直徑為1毫米的銅導(dǎo)線通過1安培的電流時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)自由電子的平均飄移速度大概只有每秒鐘0.1毫米，毫不夸張地講，蝸牛的速度都比這快得多。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。