§36. Электрический ток в металлах
Металлы имеют кристаллическую структуру: в узлах решётки находятся положительно заряженные ионы. Некоторые электроны в атомах металлов удерживаются ядрами очень слабо, поэтому могут свободно перемещаться внутри всего кристалла. Именно эти свободные электроны и являются носителями электрического тока в металлах.
Когда к металлическому проводнику прикладывают электрическое поле, свободные электроны начинают двигаться в сторону положительного полюса источника тока. Положительные ионы при этом остаются неподвижными на своих местах. Следовательно, ток в металле — это направленное движение свободных электронов.
Этот вывод подтверждён экспериментами. Карл Рикке пропускал ток через цилиндры из меди и алюминия и обнаружил, что состав металлов не менялся. Значит, ток переносится не ионами, а одинаковыми частицами, присутствующими в любом металле, — электронами.
Позднее опыты Мандельштама и Папалекси, а затем Толмена и Стюарта показали, что движущиеся частицы имеют отрицательный заряд и одинаковое отношение заряда к массе — характерный признак электронов.
Хотя направленная скорость движения электронов очень мала (всего миллиметры в секунду), лампочка начинает светиться практически сразу после замыкания цепи. Это происходит потому, что электрическое поле распространяется по проводнику почти мгновенно, и все электроны начинают движение одновременно, по всей длине цепи.