Как движутся свободные электроны в металлах под действием электрического поля?

А. Беспорядочно. Б. Упорядоченно. В. Упорядоченно в направлении
электрического поля. Г. Упорядоченно в направлении противоположном
электрическому полю.

В.Упродяченно в направленти электрического

Дело в том, что дальние электроны (те, которые находятся на самых удалённых от ядра орбитах) довольно слабо связаны с ядром. Поэтому они могут довольно легко переходить от одного атома к другому. Такое беспорядочное движение электронов чем-то напоминает электронный газ. Если внутри металла нет электрического поля, то движение этих свободных электронов чем-то напоминает движение поднятого в воздух роя мошкары в летний день (Рис. 3).

Рис. 3. Движение электронов внутри металлического проводника (Источник)

3 Движение электронов в металлах после появления электрического поля

Всё изменяется, когда внутри металла появляется электрическое поле. Электрическое поле заставляет двигаться заряженные частицы. Ядра атомов остаются на месте, а вот электроны начинают упорядоченно двигаться.

4. Электрический ток в металлах

Электроны, перескакивая от одного атома к другому, движутся в том направлении, куда им указывает электрическое поле. Это движение и называется электрическим током в металлах.

Мы знаем, что электрический ток – это направленное, упорядоченное движение заряженных частиц. В металлах в роли движущихся заряженных частиц выступают электроны. В других веществах это могут быть ионы или ионы и электроны.

Движение заряженных частиц (в металлах – электронов) происходит очень медленно (доли миллиметров в секунду). Возникает вопрос: почему же, когда мы нажимаем на выключатель, лампочка загорается практически мгновенно?

Дело в том, что внутри проводников с огромной скоростью (со скоростью света – приблизительно 300 000 километров в секунду) распространяется электрическое поле.

При замыкании цепи поле распространяется практически мгновенно. А уже вслед за полем начинают медленно двигаться электроны, причём сразу по всей цепи. Эту ситуацию можно сравнить с движением воды в водопроводе. Воду заставляет двигаться давление в трубах, которое при открытии крана распространяется практически мгновенно, заставляя «ближайшую» к крану воду выливаться. При этом по трубам движется вся вода под этим самым давлением. Получается, что давление – это аналог электрического поля, а вода – аналог электронов. Как только прекращается действие электрического поля, сразу прекращается упорядоченное движение электрических зарядов.

Для целостности рассуждений будем проецировать все силы на горизонтальную ось, направленную вправо 1. силы f1 и f2 направлены горизонтально вправо их результирующая равна f12 = f1 + f2 = 30 h. тело движется вправо 2. сила f2 направлена направлена вправо, а сила f1 - влево f12 = f2 - f1 = 10 h. тело движется вправо 3. сила f2 направлена направлена влево, а сила f1 - вправо f12 = f1 - f2 = -10 h. тело движется влево 4. силы f1 и f2  направлены горизонтально влево f12 = -f1 - f2 = -30 h. тело движется влево • важно понимать, что результирующие силы найдены с тем условием, что трения нет