Коротка відповідь: деякі підручники заражені неправильним уявленням, ідеєю про те, що електрони завжди обходять навколо окремих атомів металу. Ні. Вони також скажуть вам, що тільки електрони перескакувати між атомами , коли напруга прикладається уздовж проводів. Неправильно.
У металах зовнішні електрони (а) кожного атома металу залишили свій початковий атом. Це відбувається при першому формуванні металу. Якби електрони продовжували прилипати до кожного атома, то метал був би ізолятором, а при низьких значеннях струму оми не були б постійними. Насправді зовнішні або "електронні зони провідності" електрони постійно орбітують серед усіх атомів металу. Металевий дріт нагадує свого роду «затверділу плазму». Метали дивні.
Фізики називають рухливу електронну популяцію металу назвою "електрон електронного" або "океан заряду". У хімії це називається "металевий зв'язок".
З неквантової точки зору ми можемо розглядати металеві предмети як подібні до контейнерів, наповнених "електричною рідиною" у стилі Бен Франклін! Електрони металу тремтять навколо з великою швидкістю, блукаючи навколо, подібно до молекул газу всередині шланга. Але цей рух електрона йде у випадкових напрямках. Це сховище теплової енергії, але воно не має єдиного напрямку, тому це не "вітер". не електричний струм. Для кожного електрона, що йде в одну сторону, є інший, який йде назад.
Тому фактичний електричний струм постійного струму в металі - це повільна середня величина дрейфом цієї електронної хмари. Окремі електрони, звичайно, не рухаються повільно. Натомість вони весь час блукають майже зі швидкістю світла. Але під час постійного струму їх середній мандрівний шлях має накладений крихітний дрейф постійного струму. Атмосфера Землі робить те саме: кожна молекула рухається майже зі швидкістю звуку, навіть у мертвих нерухомих умовах; немає вітру. Ми розглядаємо блукання як "теплові", як броунівський рух. Те саме з окремими електронами в металі.
Правильна анімація атомів / електронів металів зобразить, як електрони стрибають в обох напрямках при нульовому струмі. Або покажіть їм, що вони рухаються туди-сюди по декількох атомах, випадковим рухом під час нульових ампер. (Або покажіть внутрішню частину дроту, схожу на "телевізійний сніг", як мерехтливий білий шум.) Тоді під час постійного струму вся схема електронів буде повільно ковзати як одиниця. Чим вище ампер, тим швидший потік. "Рідкий білий шум" рухається повільно, як вода в трубі, але окремі частинки ніколи не залишаються нерухомими.
Зауважте, що ця картина НЕ застосовується до всіх провідників . Це стосується лише твердих металів (найпоширеніша форма провідника, що використовується в електротехніці), але не для солоної води, кислот, грунтових струмів, тканин / нервів людини, рідких металів, рухомих металів, плазми, іскор тощо. t електронів, тому інженери та вчені використовують "звичайний струм", який застосовується до всіх типів провідників. Потік електронів всередині металів - це окремий випадок електричних струмів загалом.
PS
Зауважте, що електрони не невидимі! (Насправді, електрони - це єдині речі, які видно.) Отже, кожного разу, коли ми дивимось на оголений дріт, ми бачимо його електрон-море. Рухливі електрони є крайніми відбивачами ЕМ-хвиль. «Металевий» вигляд металевої поверхні - це наш погляд на вільні електрони. Отже, електрони - як срібляста рідина. Під час електричних струмів у металі тече сріблястий матеріал. Але в цьому потоці немає ні бруду, ні бульбашок, тому, хоча ми можемо бачити "рідину", ми не можемо побачити її рух. (Хе, навіть якби ми могли бачити щось, що рухається, заряд зарядки був би надто повільним, щоб помітити; як хвилинна рука на годиннику!)
