Движутся заряженные частицы в проводнике, когда по нему протекает ток? почему?

Да, при протекании электрического тока по проводнику заряженные частицы совершают направленное движение. Однако характер этого движения и тип самих частиц зависят от среды, в которой находится проводник. Что именно движется? В зависимости от физического состояния вещества, носителями заряда выступают разные частицы:

• В металлах: Это свободные электроны. Кристаллическая решетка металла состоит из положительно заряженных ионов, вокруг которых «облаком» распределены электроны, покинувшие свои атомы. При возникновении электрического поля они начинают двигаться упорядоченно.
• В электролитах (растворах и расплавах солей, кислот, щелочей): Носителями заряда являются ионы (положительно и отрицательно заряженные частицы).
• В газах: Ток переносится как электронами, так и ионами обеих полярностей.
• В полупроводниках: Движутся электроны и так называемые «дырки» (условные положительные заряды, соответствующие вакантным местам в электронной оболочке атома).

Почему они движутся? Для возникновения направленного движения частиц (тока) необходимы два условия: наличие свободных носителей заряда и наличие электрического поля.

1. Действие электрической силы: Когда к концам проводника прикладывается разность потенциалов (напряжение), внутри него создается электрическое поле. Это поле воздействует на каждую свободную заряженную частицу с силой $F=qE$, где $q$ — заряд частицы, а $E$ — напряженность поля. Упорядочивание хаоса: В обычном состоянии частицы (например, электроны в меди) движутся хаотично из-за тепловой энергии. Это движение ненаправленное, поэтому суммарный перенос заряда равен нулю. Электрическое поле накладывает на этот хаос направленный дрейф.

Особенности движения (Скорость дрейфа) Важно различать скорость распространения электрического тока и скорость самих частиц:

• Электрический ток (электромагнитная волна) распространяется со скоростью, близкой к скорости света ( $300000$ км/с). Именно поэтому лампочка зажигается мгновенно после нажатия выключателя. Сами частицы (электроны) в металлах движутся крайне медленно — их средняя скорость дрейфа обычно составляет доли миллиметра в секунду (порядка $0,1$ мм/с). Они постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решетки, что создает электрическое сопротивление и приводит к нагреву проводника.

Я могу рассчитать конкретную скорость дрейфа электронов для проводника с заданным сечением и силой тока, если вам это интересно.