جواب فعالیت صفحه ۴۷ فیزیک (2) - ریاضی فیزیک

این پرسش را با همان روشِ راهنمایی و تشبیه شیلنگ پاسخ می‌دهم.

گام اول: تفاوت دو چیز را مشخص می‌کنیم.

در شیلنگ پر از آب دو چیز داریم:

• سرعت حرکت لکهٔ رنگی: این لکه به آهستگی در آب جابه‌جا می‌شود. این همان سرعت سوق است و مانند سرعت سوق الکترون‌ها بسیار کم است.
• سرعت انتقال اثر (جاری شدن آب از سر دیگر): آب تقریباً بلافاصله از سر دیگر شیلنگ بیرون می‌آید. این یعنی فشار (یا اختلاف فشار) به‌سرعت در تمام طول شیلنگ منتقل می‌شود.

گام دوم: همین را برای سیم برق بیان می‌کنیم.

در سیم رسانا، الکترون‌های آزاد با سرعت سوق بسیار کم در خلاف جهت میدان حرکت می‌کنند، مانند لکهٔ رنگی. اما وقتی کلید زده می‌شود، میدان الکتریکی تقریباً با سرعت نور در تمام طول سیم برقرار می‌شود و در همه‌جای مدار به الکترون‌های آزاد نیرو وارد می‌کند. یعنی الکترون‌های همهٔ نقاط سیم تقریباً هم‌زمان شروع به حرکت می‌کنند، مانند آبی که هم‌زمان از سر دیگر شیلنگ جاری می‌شود.

گام سوم: نتیجه‌گیری.

کندی سرعت سوق الکترون‌ها، دلیل کند بودن روشن شدن چراغ نیست. آنچه سریع منتقل می‌شود «اثر میدان الکتریکی» (انتقال انرژی و شروع جریان) است، نه خود الکترون‌ها. به همین دلیل، با زدن کلید، چراغ‌های خانه تقریباً بلافاصله روشن می‌شوند.