光速在电线中是多少？

Question

如题所述

Answer 1

大约为299792458米/秒。
在导体中存在着自由移动的电子，当电源给导体通电时，导体两端产生了电势差，电子在电场力的驱动下定向移动，从而形成了电流。当电流在导体中流动时，总共存在三种不同的速度，它们都有物理意义：电子的移动速度、电子的漂移速度、电信号的速度。
导体中的自由电子始终会做无规则的热运动，这个速度的数量级大约为10^5米/秒。当导体通电时，自由电子将会受到电场力的作用，驱使它们沿着与电场相反的方向运动（因为电子带负电）。
虽然电子仍然会做无规则的热运动，但它们在与电场相反的方向上存在着有序的净运动，这部分有序运动的电子就形成了电流。电源驱使电子沿着导线运动，其平均速度被称为电子的漂移速度。事实上，这个速度极小，在数量级上仅为10^-5米/秒。既然电子的漂移速度这么慢，为什么电灯开关按下去的一瞬间，灯就亮了呢？

虽然定向移动的电子速度很慢，但它们的运动效应在电子间的传播速度非常快——其实就是光速，这是因为电子运动效应的传播是通过电磁场的相互作用。电信号的本质是电磁能，它们沿导线传播的速度其实是电磁波的速度，而不是电子的漂移速度。
电磁波的传播速度取决于介质的磁导率和介电常数。在真空中，电磁波的传播速度最快，其速度大小为299792458米/秒。在铜线中，电信号的传播速度接近于真空中的光速。而对于大多数导线，电信号的传播速度介于0.7至0.9倍光速之间。因此，电信号的传播速度非常快，大小等于电磁波在该介质中的传播速度。于是，只要按下电灯开关，灯立马就被点亮。