Что такое электрический ток? Это упорядоченное направленное движение заряженных частиц по проводнику. Хорошо, пусть так. Но почему они движутся именно в момент подключения к источнику тока? Каков механизм этого процесса?
Стандартный учебник физики описывает это примерно как "электрическое поле толкает заряды внутри провода, а потому и создаётся тот самый электрический ток". Но как оно их толкает, почему и для чего? Что-то здесь не укладывается в осознании всего процесса.
Это простое описание, которого достаточно для прикладного понимания проблемы и оно, в общем-то, правильное. Но если хочется изучить природу проблемы глубже и представить "а как оно это", то этих знаний не хватит. Вопросов остаётся очень много. Логично, что мы можем обратиться к более сложным источникам, но там начинается ну совсем тёмный лес. Читателю без дополнительных знаний это будет непонятно.
Давайте попробуем пройти где-то между простым прикладным пониманием проблемы и осознанием реальный природы интересного и сложного физического процесса, а заодно составим для себя представления того, как это работает на самом деле.
Что мы точно знаем
Мы точно знаем, что заряды перемещаются внутри проводника не просто так и все источники информации сходятся в одном - заряды и правда толкает электрическое поле. Для простоты в этот раз будем считать, что под движущимися частицами мы понимаем только электроны, хотя ток не всегда и не обязательно связан именно с движением электронов.
Хорошо, пусть всё так. Дополнительным вопросом тут останется "а почему поле толкает заряды именно в ту сторону, в которую толкает", но пока сконцентрируемся на самом процессе этого "толкания". Будем исходить из того, что почему-то оно работает именно в этом направлении.
Нам нужно ответить на ряд сложных и не очевидных вопросов, которые определят понимание процесса. Будет необходимо разобраться с тем, а что вообще такое электрон (что такое мы толкаем по проводу), чем является само поле (что такое толкает), откуда это поле берется вдруг вокруг проводника и как это поле может повлиять на электрон, то есть провзаимодействовать с ним.
Колыбель Ньютона вместо трубы с водой
Первое, от чего нужно избавиться для правильного понимания проблемы - это образ воды в трубе. Да, он удобный и подходит для понимания некоторых моментов в логике процессов. Но он фундаментально запутывает.
Представьте себе металлический проводник. Это кристаллическая решётка из ионов и облако свободных электронов вокруг них. Это облако обычно именуется электронным газом. Примечательно тут, что электроны не то, чтобы сильно свободные. Каждый электрон отчасти связан со своим атомом. При этом электроны могут перепрыгивать от атома к атому и это похоже на одуванчики на ветру.
Тем не менее, главная идея тут одна. Полностью свободных электронов в проводнике не так-то и много. Это значение значительно меньшее, чем вы себе представляете. Электронный газ - это не вода, которую налили в трубу аля провод. Это специфическое поведение электронов от атомов.
Если бы ток действительно работал как вода, электроны должны были бы куда-то вытекать и рано или поздно заканчиваться. Но они не заканчиваются и провод мгновенно не деградирует, хотя и есть тут эффект вырождения проводника. Но масштабы совсем не те.
Гораздо точнее представить колыбель Ньютона. Помните шарики на нитках? Один ударяет с одного конца, другой вылетает с другого, средние стоят на месте. Вот примерно так же работает ток в металле.
Один электрон пинает соседний, тот следующего. Энергия передаётся, а само вещество почти не двигается.
Это не значит, что отдельные электроны вообще не перемещаются по проводнику. В некоторых количествах они всё-таки движутся. Но это не самый главный механизм.
Главное тут передача энергии от частицы к частице, а не перенос вещества. Электроны при этом могут отрываться от своих атомов и перелетать к другим или не делать этого. Это не влияет главным образом на процесс. При этом мы внезапно видим тут определение волны, а если вспомнить, как ведут себя волновые процессы в электрофизике, то многие вопросы отпадают.
Хорошо, если всё это так, то может быть, и электроны тогда являются чем-то не совсем определенным? Видимо они не двигаются как что-то сугубо материальное? И да, это действительно так.
Что это такое сам электрон?
Получается, что в проводнике есть некоторые электроны, которые не перемещаются сами как вода, но могут передавать энергию. Чем же являются эти объекты?
Электрон - это точно не шарик. Это не маленький твёрдый мячик с зарядом. Электрон - это квант поля и квантовая частица. Возмущение в электронном поле, которое тоже присутствует везде. Отдельная «порция» энергии, которая при взаимодействии с нашими приборами проявляет себя как частица.
Идея таких порций энергии восходит к Планку. Именно он в начале XX века предложил, что энергия передаётся не непрерывно, а пакетами. Эта мысль переворотила всю физику и в итоге привела к квантовой механике. Электрон - один из таких пакетов.
В этом случае мы имеем квант электронного поля. В современной физике электронное поле - это невидимая субстанция, которая заполняет собой всё пространство-время во Вселенной. Собственно, это типичное описание поля. Просто квантовая физика, которая как раз и описывает свойства электрона как частицы, любит для каждого явление использовать собственное поле. Электрон тут не исключение. Это квант электронного поля.
Справедливости ради отмечу, что в комментариях частенько ругают идею существования электронного поля. Но я не вижу в этом противоречий с той же логикой, которая описывает и электромагнитное поле. К этому мы ещё вернемся. Пока важно другое.
Хорошо. Так что же такое электрон? Это пакет энергии, способный расшевелить собственное поле. Получится колебание в электронном поле, которое проявляет свойства частицы. Мы не можем сфотографировать электрон. Мы не знаем его формы. Мы вообще до конца не понимаем, что это такое. И при этом именно он переносит энергию. И вот эта его особенность определяет специфику взаимодействия этого электрона при передаче электрического тока.
Так что же всё-таки толкает электроны?
Очень часто встречается мнение, что электрон - это действительно квант. Но квант не электронного поля, а поля электрического. Это хоть и упрощает логику, но приводит к путанице в понимании и вносит ошибки. Получается, что мы берем одну общую теорию и применяем её так, как нам удобно. На деле, если мы и взяли идею квантовых полей, то тогда у нас должно быть и электронное поле, и поле электромагнитное. Это сложнее, но это соответствует всей логике.
Пусть так. И мы теперь знаем, что электрон - пакет энергии, вызывающий возмущение электронного поля. Стало ли нам что-то проще понять? Пока нет. Теперь ещё и не ясно как связать всё это с тем толкающим полем.
Тогда введём ещё в это дело электромагнитное поле или электрическое поле, как простую его составляющую часть, которой нам пока достаточно.
Мы уже отметили, что согласно учебникам электрическое поле, существующее вокруг проводника, толкает те самые электроны по проводу.
Вопрос номер раз. А откуда вокруг проводника появляется это электрическое поле?
Многие привязываются тут к движущемуся заряду и получается масло масляное. Мол движущийся заряд и порождает это поле, а поле потом толкает заряд. На самом же деле, электрическое поле есть везде. И это такое же квантовое поле, как и поле электронное или любое другое. Оно представляет собой особый вид материи и существует повсеместно. Но оно отвечает за другое взаимодействие относительно поля электронного. Именно в этом поле передаётся сама энергия электрического тока. А электроны лишь посредники.
Электронное и электромагнитное (электрическое в нашем упрощенном контексте) могут взаимодействовать. При этом электронное поле с электронами становится чем-то типа транспорта для электрического поля, несущего энергию. Обмен информацией между полями происходит через фотон и именно фотон связывает эти два объекта. При некоторых параметрах два поля встречаются и влияют друг на друга. Электрический ток в таком контексте - это и есть влияние энергии, переносимой электрическим полем, на те элементы электронного поля, которые мы именуем электронами. Их взаимодействие и порождает то, что мы называем электрическим током.
Тут были вопросы из серии "а почему бы электромагнитному полю самому не переносить энергию"? Что же, такое тоже бывает. Передадим пламенный привет радиоволнам или свету. Просто для того, чтобы получился именно электрический ток со всеми его понятными действиями, нам нужно, чтобы эта энергия электромагнитной волны расшевелила электронное поле с представленными в нём возмущениями. В общем-то, в отрыве от общей картины тут не один процесс воспринимать нельзя. Но это и объясняет очень многое, что обычно сложно выцепить из базовых определений в учебнике.
На практике же это и выглядит, как "электрическое поле толкает электрон".
Но тут другой разумный вопрос - а почему бы тогда не передавать энергию без провода, если электроны не нужны? Что же, вам передаёт привет Никола Тесла. Он тоже искал способ передачи электричества без провода и многие полагают, что вполне успешно.
Провод - это не труба
Провод тут уже не труба, по которой течёт жидкость. Провод - это рельса, которая упрощает движение. Паровоз может ехать и без рельсов, но с рельсами едет быстрее и надёжнее. Энергия может двигаться и без провода, но чтобы получился электрический ток как особая форма энергии, нужны электроны.
Электрический ток может распространяться и по воздуху (как молния), и по вакууму (радиоволны до Луны, но с другими параметрами), но по металлическому проводнику она делает это эффективнее всего. С точки зрения физики это один и тот же процесс. Просто разные условия распространения и разные среды.
Так что в итоге?
Теперь можно собрать всё сказанное вместе. Электрическое поле есть везде. Электронное поле есть везде. Кванты электронного поля с достаточной энергией - это электроны. Когда источник тока создаёт разность потенциалов (грубо говоря, делает так, что с одной стороны энергии больше, а с другой меньше) энергия начинает двигаться по полю туда, где её меньше. Это энергетически выгодно, природа всегда идёт по пути наименьшего сопротивления.
Это движение энергии увлекает за собой кванты электронного поля электроны. Взаимодействие происходит через фотоны. Энергия от электрического поля в виде фотонов уходит полю электронному. Фотоны тут являются «посредниками», которые передают импульс от электромагнитного поля к электронам. Это на самом деле и толкает заряды по проводу.
Электрический ток - это не вещество, текущее по трубе. Это энергия, распространяющаяся в электромагнитном поле по наиболее выгодному пути. Провод лишь делает этот путь максимально удобным. Электроны - не шарики, а кванты поля, которые это поле и увлекает за собой. Процесс одновременно и простой, и сложный.
Почему мы всё ещё говорим "никто не знает" как это работает?
У меня есть подборка видео "никто не знает, что такое электрический тока". Раз за разом мы разбираем теорию этого явления и находим ответ. Но на каждом шагу этого объяснения можно остановиться и спросить: "А что такое само поле? Из чего оно сделано? Почему электромагнитное поле вообще взаимодействует с электронным?"
Прямых ответов тут нет. Есть теории, гипотезы, математика, которая работает. Но по сути очень многие моменты мы вынуждены рассматривать через призму математики.
Это не повод расстраиваться или говорить, что все теории врут. Это не значит, что имеющиеся подходы не работают совсем. Всё прекрасно работает. Просто это и есть настоящая физика. Вопросы всегда остаются и остаются неоднозначные сущности. Мы до сих пор не можем правильно описать электрон и используем всяко-разные модели. Но наука - это не набор готовых ответов, а бесконечная цепочка всё более глубоких вопросов. Тем не менее, я полагаю, что теперь вы сможете легко ответить на вопрос что именно толкает заряды по проводнику, опираясь хотя бы на вполне складные теории.
✔️ Если статья показалась вам интересной, то наверняка вам понравится и моё подробное видео по этой теме. Буду благодарен вам за просмотр.
Полагаю, что вполне уместно пригласить вас и к себе в Telegram. Там есть, что изучить.
Ну и читайте материалы на Хабре, я стараюсь вести тут страничку и делиться интересными знаниями.
Комментарии (95)
Habr4687544
13.05.2026 09:01Электрический ток - это не вещество, текущее по трубе. Это энергия, распространяющаяся в электромагнитном поле по наиболее выгодному пути. Провод лишь делает этот путь максимально удобным. Электроны - не шарики, а кванты поля, которые это поле и увлекает за собой. Процесс одновременно и простой, и сложный.
Какими бы ни были длинными провода, лампочка загорается одновременно с подачей разницы потенциалов на другом конце. Атом сетчатки нашего глаза взаимодействует с атомом на поверхности солнца мгновенно. Мы "интерпретируем" это как разницу во времени, делаем ошибочный вывод, что что-то там двигалось, по счастливой случайности, со скоростью света.
dzhiharev
13.05.2026 09:01А еще Земля плоская, Австралии не существует, а пинг придумали враги ;)
Habr4687544
13.05.2026 09:01Еще говорят, что путешествий во времени не существует, но при этом не забывают поправку в GPS добавлять
xirustam
13.05.2026 09:01Под путешествием во времени обыватель понимает перемещение в прошлое или будущее, а не замедление настоящего. Замедление возможно, перемещение - нет. Из-за замедления и нужна поправка в GPS.
Habr4687544
13.05.2026 09:01Да пожалуйста, для фотона замедление такое, что интервала нет. Откуда следует, что между испусканием и поглощением его нет.
Habr4687544
13.05.2026 09:01Так, падажжите. Марти садится быстрый космический корабль, оставляет своего однояйцевого брата близнеца на Земле. Летит куда-то, возвращается, и видит своего постаревшего брата. Каким еще может быть путешествие в будущее, если не таким?
dzhiharev
13.05.2026 09:01А-а-а, я понял! На самом деле и перемещение происходит мгновенно, но из-за путешествий во времени нам кажется, что мы долго куда-то едем. Производители GPS навигаторов эту тайну знают, но по тихому вводят поправку, чтобы простые обыватели ни о чем не догадались!!! Спасибо, вы открыли мне глаза :)
Habr4687544
13.05.2026 09:01На самом деле и перемещение происходит мгновенно,
нет, только взаимодействия
но из-за путешествий во времени нам кажется, что мы долго куда-то едем
нет, нам кажется, что взаимодействия происходят с задержкой
Производители GPS навигаторов эту тайну знают, но по тихому вводят поправку, чтобы простые обыватели ни о чем не догадались!!!
нет, очень даже громко, буквально из каждого утюга рассказывают про замедление времени
Shadow_ru
13.05.2026 09:01>лампочка загорится аднавременно, ряяя
Ёмкость проводов забыл, умник.
Habr4687544
13.05.2026 09:01Если вы не можете разобрать сигнал это не значит, что он замедляется
Shadow_ru
13.05.2026 09:01А причем тут это ? Я отвечал на "Какими бы ни были длинными провода, лампочка загорается одновременно с подачей разницы потенциалов на другом конце". Нет, сначала будет заряжена емкость между проводами.
Direvius
13.05.2026 09:01Атом сетчатки нашего глаза взаимодействует с атомом на поверхности солнца мгновенно. Мы “интерпретируем” это как разницу во времени, делаем ошибочный вывод, что что-то там двигалось
раскройте мысль, пожалуйста, интересно
Okeu
13.05.2026 09:01Там ничего интересного, сплошная антинаука, другое дело, что есть старая паста про зашкваренный фотон...)))
Habr4687544
13.05.2026 09:01Все (четыре) взаимодействия происходят с нулевым интервалом. Мы, наблюдатель, прибор, участвуем в завершении взаимодействий. Мы имеем массу, и наша четырёхскорость всегда равна c, мы ограничены ей, двигаемся с ней по пространству-времени, "собирая" взаимодействия на себе.
Anton_Timofeev
13.05.2026 09:01Поскольку фотон двигается со скоростью света, для него между моментом излучения и моментом поглощения ничего нет, из чего делается ошибочный вывод, что и для остальных это мнговенно.
Habr4687544
13.05.2026 09:01Так и для электронов при распространении тока это мгновенно. Заряды на клемах взаимодействуют с нулевым интервалом.
Samid777
13.05.2026 09:01Все не верно в абсолютном понимании. Ведь все что мы описываем, это модели. Не важно кто вы, тот кто стоит у переднего края науки, или наоборот, даже учебник физики не открывали никогда. Мы мыслим моделями. Но разными. Чтобы просто включить свет в кухне можно пользоваться самой простой моделью, даже проще той, которую нам дают в школе. Она самая не точная, но ее хватит чтобы объяснить себе почему при нажатии на кнопку появляется свет.
Если вы становитесь уже как минимум монтажником электриком, этой модели может уже не хватить. Она не объясняет всех явлений. Вы заменяете уже другой моделью, которая вам уже может объяснить, почему лоток стал теплее провода после того, как вы соединили PE и N проводники на конце линии.
Потом вы ушли в СВЧ схемотехнику. И узнали еще больше нового. Вы дополнили или заменили модель, узнали что трансформатор может быть из одного провода, и на одном проводе между двумя его точками может быть очень хорошее напряжение. В модели на кухне у вас этого вообще ничего не существовало, а в электрике было проще, но трансформаторы уже появились. Правда не такие.
Так же и с планетарной моделью атома. Она не верна, но ее может быть достаточно в 6 классе.
Так это я о чем? Если Вам достаточно на кухне простой модели, не нужно ее навязывать тем, кому эта модель не подходит от слова совсем.
kimss
13.05.2026 09:01чет прям вспомнил дерека из верисатума, мое ихмо человек намеренно соврал, магии не существует
farrest
13.05.2026 09:01Из вашего объяснения непонятно, почему существуют вещества-изоляторы, не проводящие электрический ток. Казалось бы, энергия в алмазе тоже должна была бы передаваться от одного электрона к другому по описанному вами механизму. Но не передаётся.
Okeu
13.05.2026 09:01почему существуют вещества-изоляторы
или вещества, которые при некоторых обстоятельствах могут быть проводниками, а могут не быть:)
grumbler66rus
13.05.2026 09:01Любой изолятор тоже проводит ток. Но проводимость его настолько низкая, что для практических целей инженеры пренебрегают ей. Погуглите "сопротивление изоляции", в справочниках приводятся конкретные цифры. Проводимость - обратная сопротивлению величина.
C0BHAPK0M
13.05.2026 09:01Что такое электрический ток? Это упорядоченное направленное движение заряженных частиц по проводнику.
После этого читать не стоит. Нет там частиц никаких!
Или вы думаете что пацаны на электростанции вёдрами носят те частицы чтобы их дотолкало до потребителя?
Вот посмотрите на волны на воде, они бегут а вода нет, это другого порядка процесс.
Был такой исследователь-дилетант, Ловчиков, он вполне понятно всё описал от тока до законов коммутации, за что его и прибили.
Успел книжку написать, полюбопытствуйте, если интересно суть физики процессса.
xirustam
13.05.2026 09:01Вы не путаете переменный ток с постоянным?
Через электростанцию частицы на самом деле едва движутся, скорее болтаются туда сюда. Но постоянный ток - это действительно направленное движение частиц, и ни каких волн. Волны - это побочный эффект переменного тока, так что базовое определение электрического тока вполне себе верное.
Okeu
13.05.2026 09:01при переменном токе тоже движутся, просто движение это попеременное, то в одну, то в другую сторону. Вообще самое интересное - это было изучать проводимость в полупроводниках)
C0BHAPK0M
13.05.2026 09:01Нет там никаких частиц! Или вы в свой повербанк из розетки заливаете частицы всякий раз заряжая?
YMA
13.05.2026 09:01А вы взвесьте повербанк. После заряда он тяжелее становится. ;)
C0BHAPK0M
13.05.2026 09:01у вас /s отвалился
YMA
13.05.2026 09:01Попросил ИИшечку посчитать для повербанка емкостью 100 Вт*ч, получил, что масса повербанка увеличится примерно на 4 нанограмма.
Поэтому никаких /s, только чистая правда и душнилово ;-Р
ksbes
13.05.2026 09:01Еслу уж душнить - то число частиц в павербанке не поменяется (электронейтральность и всё такое). Хотя да, иончики весу нагуляют!
Аналогия в этом смысле: завод цепью часов с кукушкой - количество звеньев в цепи находящейся в часах не поменялось, но пружинка сжалась.
zartarn
13.05.2026 09:01Вот так всегда, вырвут фразу из контекста, а порой даже из предложения, и делают выводы. Иногда начинает казаться что некоторые в школе так и не научились читать.
Давайте я вам шортсов надергаю из текста ))
Стандартный учебник физики описывает
Это простое описание, которого достаточно для прикладного понимания проблемы и оно, в общем-то, правильное.
Первое, от чего нужно избавиться для правильного понимания проблемы - это образ воды в трубе. Да, он удобный и подходит для понимания некоторых моментов в логике процессов.
А дальше, о чудо, даже подробнее раскрывается.
Но к тексту все равно есть вопросы))
SergMCMLXXX
13.05.2026 09:01Ясно понятно это какое то вращение, если с одной стороны по часовой, то с другой стороны против, вот и + и -
legustarasov
13.05.2026 09:01Вопрос номер раз. А откуда вокруг проводника появляется это электрическое поле?
Многие привязываются тут к движущемуся заряду и получается масло масляное. Мол движущийся заряд и порождает это поле, а поле потом толкает заряд.
Движущиеся заряды вызывают магнитное поле. Электрическое поле есть и у стационарных зарядов.
Spyman
13.05.2026 09:01Вроде в современном предоставлении - магнитного поля не существует. Это хорошая абстракция для упрощения многих вещей, но по факту является релятивистским эффектом, следствием применения СТО на движущийся заряд. Происходит сжатие пространства по ходу движения в системе отчёта заряда и из-за этого - относительное изменение плотности потенциала, отсюда все явления на подобии индукции или электромагнитной волны.
black_warlock_iv
13.05.2026 09:01Это байка, распространённый миф. Ноги растут из наблюдения, что в некоторых простых случаях можно обнулить магнитное поле, перейдя в подходящую систему отсчёта. Но это работает только в простых случаях. Уже при наличии двух непараллельных проводников с током (или просто двух зарядов, летящих по непараллельным траекториям) магнитное поле обнулить нельзя никак.
xirustam
13.05.2026 09:01Всегда представлял себе ток как очень плотное броуновское движение, где частицы движутся со скоростью света, и где суммарный вектор всех электронов даёт направление и "силу" тока. Да, сильно упрощённо, но по крайней мере не даёт сильно заблуждаться в таких вопросах, как "почему ток возникает практически мгновенно при включении рубильника, но скорость "перекачивания" электронов через сечение проводника измеряется в миллиметрах в секунду", или почему потенциал незамкнутого проводника выравнивается "моментально", но при этом вроде как ток в проводнике не возникае, или, например, почему провода в розетке сами по себе (без нагрузки) не греются, ведь в нем постоянно меняется потенциал, и плотность электронов на конце проводника постоянно меняется, а значит ток, увеличивающий и уменьшающий плотность, должен всегда присутствовать.
Okeu
13.05.2026 09:01сами частицы движутся медленно. Быстро распространяется возмущение, этакая цепная реакция, которая заставляет их двинуться всех сразу - вот это возмущение и бежит со скоростью света
sci_nov
13.05.2026 09:01почему провода в розетке сами по себе (без нагрузки) не греются, ведь в нем постоянно меняется потенциал
Видимо потому что в каждый момент времени электрическое поле на поверхности проводника статическое: почти не меняется по длине проводника (нет противоположного конца источника питания - нет разности потенциалов). И так для каждого момента времени: градиент эл. поля слабый => вектор Пойнтинга (показывает направление энергии) не повернут внутрь проводника. Источник просто в холостую переключает избыток зарядов на поверхности (то плюс, то минус, и т.д.). Источник переключает медленно (например, 50 Гц), а поле это отрабатывает моментально (~ГГц). Энергия как бы зависает в потенциале.
YMA
13.05.2026 09:01Вот, наконец-то подходящая тема, еще раз спрошу: представьте себе, что мы положили вокруг Земли хороший такой провод, поставили по всей его длине датчики магнитного поля. и в разрыв с одной стороны подключили источник напряжения.
Как будет распространяться магнитное поле?
- возникнет сразу по всей длине петли
- от обоих концов к середине петли
- от плюса к минусу или от минуса к плюсуDirevius
13.05.2026 09:01как вы синхронизируете часы в датчиках магнитного поля, чтобы определить параметры распространения?
YMA
13.05.2026 09:01Посмотрю на Землю с Луны. Чтобы расстояние до датчиков было одинаковое.
Moog_Prodigy
13.05.2026 09:01А надо - с полярной орбиты посмотреть. Луна вам гравитацией все наносекунды испортит только.
Direvius
13.05.2026 09:01почему это с Луны оно будет одинаковое?
как вывести аппарат точно на полярную орбиту и точно над полюсом посмотреть на датчики?
Земля, во-первых, не идеально круглая, во-вторых еще и постоянно меняет свою форму из за приливов и отливов, из за чего экватор не является окружностью и даже если смотреть с точки, находящейся на оси, нельзя сказать, что она равноудалена от всех его точек
время распространения сигнала (и путь) зависит от состояния атмосферы
YMA
13.05.2026 09:01отлично, кольцо вывели в открытый космос, встали по его центру и смотрим внимательно ;)
PS: речь в вопросе о микро- и милли- секундах, наносекунды из СТО нам ничего особо не испортят :-Р
Direvius
13.05.2026 09:01вот так просто взяли и вывели идеальное кольцо длиной 40000 км в открытый космос
YMA
13.05.2026 09:01Легко и непринужденно, и сейчас вишу в центре разомкнутого кольца и смотрю, как источник напряжения подключается к его концам. Так что я увижу? ;)
f-tech
13.05.2026 09:01Предположу, что сначала короткие всплески на отдельных датчиках по мере прохождения э/м волны от обоих концов к середине петли. Потом одновременное на всех датчиках плавное нарастание магнитного поля, связанное с растущим током, пока не закончится переходный процесс.
ksbes
13.05.2026 09:01Безо всяких премудрых СОшных загонов: Там будет долгий и сложный в описании переходной процесс, который ближе к среднему варианту (будет нарастать в обе стороны от источнка к противоположной точке). Но в общем и целом всё будет распространяться со скоростью света.
Это всё по “классическому” Максвеллу (который с “эфирными шестерёнками”)
Там прикол в чём: формально на противоположном конце да, “мгновено” появится поле, но оно “мгновенно” же будет “задавленно” порождённым этим изменением “антиполем” потому действующее поле останется равным нулю. А вот (простите мне “детсадовские” “популярные” формулировки) “расщепление” поля и “антиполя” будет распространяться со скоростью света.
OlegMax
13.05.2026 09:01Если бы ток действительно работал как вода, электроны должны были бы куда-то вытекать и рано или поздно заканчиваться
Офигеть логика
Spyman
13.05.2026 09:01Не самая плохая аналогия между прочим) детям с такой проще объяснить переменный ток - вода туда сюда, и не кончается, разность потенциалов в конденсаторе (водонапорная башня), и даже если схему преобразователя переменный -> постоянный ток разложить на части, там тоже видно, что хоть в цепи постоянного тока вода и течет в одном направлении, в цепь переменного она возвращается туда, откуда была взята, и не кончается)
ildarz
13.05.2026 09:01Главное тут передача энергии от частицы к частице, а не перенос вещества.
В чем там измеряется сила тока? Ампер, он же кулон/сек. Кулон - единица электрического заряда. А теперь, если мы обсуждаем постоянный ток, расскажите, чем вы переносите электрический заряд БЕЗ вещества? Вы во всем тексте регулярно путаете две совершенно разные вещи - заряд и энергию. Постоянный ток - это перенос именно заряда, а не "передача энергии". Вот с переменным совсем другая история.
Если бы ток действительно работал как вода, электроны должны были бы куда-то вытекать и рано или поздно заканчиваться.
А не это ли случается, когда садится батарейка?
А откуда вокруг проводника появляется это электрическое поле?
Многие привязываются тут к движущемуся заряду и получается масло масляное.
Не знаю, кто эти многие, но выше уже заметили, что электрическое поле создают любые заряды, а не движущиеся.
Именно в этом поле передаётся сама энергия электрического тока. А электроны лишь посредники.
Какие такие посредники? Заряженные частицы - источники поля, а не посредники. Посредники, если уж вы хотите такими терминами рассуждать - как раз фотоны (кванты электромагнитного поля).
Direvius
13.05.2026 09:01не это ли случается, когда садится батарейка?
не это
ildarz
13.05.2026 09:01А что?
Direvius
13.05.2026 09:01один электрод внутри батарейки окислится (получит электроны), а другой восстановится (отдаст электроны)
Spyman
13.05.2026 09:01Ну т.е. произошел переток электронов от восстановителя у которого их с избытком к окислителью у которого есть недостаток для равновесия. Как раз таки аналогия верная. Разве что "вода" там не в свободном виде плещется, а пропитывает вещество.
SilverHorse
13.05.2026 09:01Что за новый тренд на Хабре, когда непонятные люди пытаются "объяснять" физику, ни черта в этой самой физике не понимая? =_= При этом начинают говорить вроде бы правильные вещи, но очень быстро скатываются в какой-то бред, не имеющий ни малейшего отношения к реальности... Для начала, Veritasium давным-давно популярно объяснял, как работает электричество в замкнутом контуре:
Скрытый текст
Это упорядоченное направленное движение заряженных частиц по проводнику
Дрейф, а не абстрактное "движение", если мы рассматриваем перенос заряда в металлическом проводнике, раз уж дальше о свободных электронах рассуждаем. Про объемный ток в электролитах, перенос заряда в полупроводниках (зонная теория поля там это отдельный вид веселья) и прочие вещи промолчим уж...
Дополнительным вопросом тут останется "а почему поле толкает заряды именно в ту сторону, в которую толкает"
Потому что оно именно так устроено. Как именно устроено - описывают уравнения Максвелла, о которых мы ни разу не упомянем...
Примечательно тут, что электроны не то, чтобы сильно свободные. Каждый электрон отчасти связан со своим атомом. При этом электроны могут перепрыгивать от атома к атому и это похоже на одуванчики на ветру.
Металлический проводник с полупроводником не путаем? Потому что электроны проводимости в металле как раз таки со "своими" атомами никак не связаны - это фундаментальное отличие металлов как проводников - и ничего ни к чему не "перепрыгивает".
Это специфическое поведение электронов от атомов.
Эээээ... чего?
Гораздо точнее представить колыбель Ньютона. Помните шарики на нитках? Один ударяет с одного конца, другой вылетает с другого, средние стоят на месте. Вот примерно так же работает ток в металле.
......я честно не знаю, как прокомментировать этот бред...
Это не значит, что отдельные электроны вообще не перемещаются по проводнику. В некоторых количествах они всё-таки движутся. Но это не самый главный механизм.
Это как раз таки основной механизм...
При этом мы внезапно видим тут определение волны, а если вспомнить, как ведут себя волновые процессы в электрофизике, то многие вопросы отпадают.
Я в этом потоке сознания никакого "определения волны" не увидел... Объяснения, как именно "ведут себя волновые процессы", от которого "многие вопросы отпадают", тоже...
В современной физике электронное поле - это невидимая субстанция, которая заполняет собой всё пространство-время во Вселенной.
В современной физике никакого "электронного поля" нет вообще, в принципе. Читаем описание электрона хотя бы в Википедии, прежде чем нести чушь. Электрон не является квантом какого бы то ни было поля.
Просто квантовая физика, которая как раз и описывает свойства электрона как частицы, любит для каждого явление использовать собственное поле.
Квантовая физика сказала "ну нахер" и вышла из чата. Фундаментальные фермионные поля, которые тут пытаются натянуть на глобус, обзывая их "электронными", рыдают в уголке, у них попа болит.
Но я не вижу в этом противоречий с той же логикой, которая описывает и электромагнитное поле.
Ну если не знать, что такое фермионы и бозоны, что такое спинорные и калибровочные поля, конечно, никаких противоречий не увидишь, а чо, и там поле, и там поле, кванты, все такое...
Это пакет энергии, способный расшевелить собственное поле.
Это как? "Я тебе энергии покушать принес"?
Мы не можем сфотографировать электрон. Мы не знаем его формы. Мы вообще до конца не понимаем, что это такое.
"Мы" замените на "я", хотя бы честно будет...
Получается, что мы берем одну общую теорию и применяем её так, как нам удобно. На деле, если мы и взяли идею квантовых полей, то тогда у нас должно быть и электронное поле, и поле электромагнитное. Это сложнее, но это соответствует всей логике.
Логике? В этом бреде где-то есть логика?
Многие привязываются тут к движущемуся заряду и получается масло масляное. Мол движущийся заряд и порождает это поле, а поле потом толкает заряд.
Что это разные поля и заряды, мы конечно же, промолчим. Закон Фарадея тоже вышел из чата...
Обмен информацией между полями происходит через фотон и именно фотон связывает эти два объекта.
Квантовая электродинамика вышла из чата вслед за остальными...
При некоторых параметрах два поля встречаются и влияют друг на друга.
При каких параметрах, как именно "встречаются" и как "влияют", мы конечно же, объяснять не будем. У меня вот из описаний складывается ощущение, что "электрическое поле" это такой воображаемый собутыльник электромагнитного, который ему за очередной бутылкой энергии помогает бегать.
Но тут другой разумный вопрос - а почему бы тогда не передавать энергию без провода, если электроны не нужны? Что же, вам передаёт привет Никола Тесла. Он тоже искал способ передачи электричества без провода и многие полагают, что вполне успешно.
Беспроводные зарядки для смартфонов вам тоже передают пламенный привет.
чтобы получился электрический ток как особая форма энергии, нужны электроны
Ток из движения частиц уже формой энергии стал?
Электрический ток может распространяться и по воздуху (как молния), и по вакууму (радиоволны до Луны, но с другими параметрами)
Радиоволны у нас стали электрическим током? Шта, простите? О_О
Когда источник тока создаёт разность потенциалов (грубо говоря, делает так, что с одной стороны энергии больше, а с другой меньше) энергия начинает двигаться по полю туда, где её меньше.
Обалдеть, мы вспомнили про понятие потенциала! Непонятно, нахрена оно нам, мы же такую голливудскую историю с двумя полями, перекидывающимися энергией и информацией тут накрутили, но это прогресс!
Фотоны тут являются «посредниками», которые передают импульс от электромагнитного поля к электронам. Это на самом деле и толкает заряды по проводу.
У меня уже нет сил стебаться над этой шизофазией, I'm outta f... to give...
Почему мы всё ещё говорим "никто не знает" как это работает?
Потому что аффтару не хватило ума осилить курс электромагнетизма, и он решил, что и все остальные такие же как и он.
Тем не менее, я полагаю, что теперь вы сможете легко ответить на вопрос что именно толкает заряды по проводнику, опираясь хотя бы на вполне складные теории.
"Складных теорий" тут даже отдаленно близко не было, но поиграть в доброго дядю учителя хочется....
f-tech
13.05.2026 09:01Спасибо тебе, добрый человек! Искреннее спасибо. Разбирать малограмотную простыню текста -- это в самом деле тяжёлый труд.
У меня самого глаз задёргался на пассажах про "электрический ток радиоволнами до Луны", "энергия двигается туда, где её меньше" и что электрический ток в вакууме, в плазме и в металле -- "это один и тот же процесс".
kalapanga
13.05.2026 09:01Огромное спасибо за такую подробную рецензию! Приятно видеть адекватных читателей. К сожалению, не хватает кармы поставить плюс.
Заглянул в профиль автора статьи - у него, оказывается, опубликовано много подобной чуши. Он явно специализируется на таких "толкованиях науки".
black_warlock_iv
13.05.2026 09:01Электрон не является квантом какого бы то ни было поля.
Очень даже является. Все элементарные частицы — это кванты полей. Для электрона уравнениями поля является уравнение Дирака.
Про электроны в металле вы тоже не совсем правы, но это долгий разговор.
SilverHorse
13.05.2026 09:01Все элементарные частицы — это кванты полей.
Само понятие кванта только уточните для спинорного поля электрона, а то тут можно ходить по очень тонкому льду, как автор, который сложнейшую КЭД пытается "объяснить" абсолютно шизофазичным образом, смешивая в одну кучу все на свете. Я именно это и имел в виду, потому что автор явно ставит равно между фотонами как квантами электромагнитного поля и электронами, что есть чушь. Если так угодно, не является квантом калибровочного поля. А остальное не менее долгий разговор.
Spyman
13.05.2026 09:01Вы явно шарите в теме, подскажите - я же правильно понял из нескольких источников - что магнитное поле, это лишь абстракция, созданная людьми, для более удобного описания воздействия следствия релятивистских эффектов на движущиеся заряды. Т.е. как такового - никакого магнитного поля нет, у движущегося электрона в следствии ограничений максимальной скорости - поле (для неподвижного наблюдателя) сжимается, а если неподвижный наблюдатель - другой электрон то начинаются мракобесия с изменением плотности заряда, и сдвигами остальных зарядов чтобы это компенсировать? (Вроде если с этой точки зрения посмотреть - многие вопросы понятнее становятся - та-же индуктивность например)
А то может я тоже как автор статьи, но не знаю этого))
APh
13.05.2026 09:01А, почему заряд электрона равен заряду протона, но противоположен по знаку, учитывая, насколько разные это вещи? Почему заряд кварков дробный, относительно электрона?
YMA
13.05.2026 09:01Вопрос из категории - а почему у кошки дырочки в шкуре напротив глазок? :)
Так получилось. Если было бы по-другому - наша Вселенная или не существовала бы, или выглядела совсем иначе. Представьте себе химию, если протон бы имел удвоенный электрический заряд относительно электрона... 8-()
LeeSeeCeen
13.05.2026 09:01Это как же надо ненавидеть физику, чтобы такое написать?
Электрический ток - это направленное движение зарядов. Сами электроны внутри проводника движутся достаточно медленно. Например, в медном проводнике сечением 1 мм2, при силе токе в 1 А скорость упорядоченного движения электронов составит 0,074 мм/с. Зато взаимодействие внутри проводника распространяется мгновенно (ну, почти, на самом деле со скоростью света). Это происходит за счёт разности потенциалов электрического поля на концах проводника. И электроны начинают начинают двигаться все и сразу. Если это сложно понять и представить - представьте воду в трубе у вас на кухне: пока кран закрыт - вода в трубе не течёт (давление/потенциал одинаковый везде), когда вы открываете кран - создаётся разность давления и вода "чудесным" образом начинает течь вся и по всей трубе одновременно.
P.S. Да, ещё эти бл...ские электроны при своём движении ударяются в неоднородности кристаллической решётки и раскачивают её. А колебания решётки - это нагрев. Вот мы открыли закон Джоуля-Ленца и теперь вынуждены вкорячивать кулеры в пк
P.P.S. Движущиеся по проводнику электроны создают вокруг него не электрическое, а магнитное поле.
P.P.P.S. Верно и обратное - если поднести к проводнику магнитик - он вызовет импульс электрического тока в проводнике, который можно увидеть на баллистическом гальванометре. Что и сделал в 19 веке Мишка Фарадей. А если магнитик вращать, то мы изобретем динамо-машину.
P.P.P.P.S. Ах да, радиоволна - это электромагнитная волна, а не поле, т. е. это возмущение поля распространяющееся в пространстве. И это - фотоны.
Тут ещё много всего можно написать, но лень, а если кому интересно погрузиться в тему - Савельев "Курс общей физики. 2 том"
Diacut
13.05.2026 09:01вода "чудесным" образом начинает течь вся и по всей трубе одновременно
Вряд ли одновременно. Скорее всего, фронт начала движения перемещается по трубе со скоростью звука (в воде). Интуиция подсказывает.
sergey_prokofiev
Может я плохо помню школьную физику, но в моей памяти осталось понятие "разности потенциалов" между двумя точками в пространстве. И эквивалентное понятие "напряжение".
И ответ на вопрос "что толкает электроны" тривиален - разность потенциалов. Другими словами - напряжение.
Очень странно не найти этих базовых понятий в статье с таким заголовком.
yahooyaks
А потом окажется, что энергия течёт в электромагнитном поле вокруг проводников, а электроны это обеспечивают.
mrf1972
Это отвлекающие слова. Разность потенциалов и в воздухе есть. А ток потечёт возможно по очень длинному от батареи до Луны и обратно но проводнику в котором действительно образуется поле.
Школьная физика это объясняет общими словесами
sergey_prokofiev
Ну таки фундаментальные понятия, измеряемые напрямую единицами системы Си - это не общие словеса.
А ваш пример вполне обьясняется не менее фундаментальным законом Ома, который тоже был в школьном курсе физики в мое время.
Mes
На самом деле тут больше подходит глагол «описывается», чем «объясняется». Объяснений, что такое ток и поле - пока нет, физика лишь описала эти явления, нашла определённые закономерности в виде работающих формул, а объяснить пока не может. Мы научились пользоваться электричеством, без полного понимания, почему и как собственно говоря это работает
sergey_prokofiev
Ну тут тонкая грань и легко скатиться к "ученые сами не знают как..." применительно к любой науке.
black_warlock_iv
Объяснения, что такое ток и поле, есть. Может быть лично вы не их не знаете, но это совсем иной вопрос.
ksbes
Если про поле что-то и есть (хотя это скорее фундаментально постулирование, чем объяснение), то про ток нормального общего объяснения нет. Ток это вообще - “баг” уравнений Максвелла. Если рассматривать не узко “ток в металлическом проводе” - то там очень много ньюансов и оговорок выходило и выходит. Вспоминаем “ток смещения”, который был весьма популярен в ХХ веке, всякие “циклические токи” в магнитах и т.п.
black_warlock_iv
Конечно, если вместо физики заниматься филологией, привлекая в разговор о токе т. н. ток смещения, который током не является, то ясной картины тяжело добиться. В физике, однако, ток — это очень простая вещь: это движущийся электрический заряд.
Matshishkapeu
Это для тупой школоты не доучившейся до последних классов и зумеров/миллениалов не слышавших про электровакуумные приборы. Электроны прекрасно летают в электрическом поле в пустоте. На этом работают электронные лампы. Так раньше делали радиоприемники и телевизоры. Если у вас на кухне есть микроволновка - в ее магнетроне электроны прекрасно летают по полям в пустоте и излучают те самые СВЧ. Когда вам в кабинете зубного делают рентген электроны сперва весело разгоняются в пустоте электрическим полем а потом бьются в металлическую стенку. Если вы застали старые мониторы и телевизоры то люминофор в них светился от попадания электронного пучка который летал в электрических полях в вакууме.
В про ток в металлах и прочем твердом теле начиная с модели Друде рассказывают тем кто не был такой тупой школотой курсе на третьем. Ибо приличное объяснение проводимости в твердом теле в части зонной теории, уровней заселенности и прочих поверхностей Ферми требует базы из квантовой механики и статической физики.
Okeu
Вы подходите к розетке, пристально на нее смотрите.
В розетке есть разность потенциалов - есть ли ток? Похоже чего-то не хватает?
sergey_prokofiev
Вот смотрю я на розетку и вижу что у одной выхода из нее нет потенциала, а с другой потенциал меняется на прямо противоположный 50 раз в секунду. У вас другие розетки?
Ну да ладно. Допустим. Нахожу я розетеку постоянного тока. Мысленно. Допустим на 12 вольт. И внимательно всматриваюсь в нее. Действительно напряжение есть. А тока нет. Или таки есть?
Вспоминаю что в школе был какой то закон омА, или Ома. Он вроде как помогал рассчитать силу тока по напряжению и этому, как его... сопротивлению!
Шото на шото надо было делить. Или умножать. Ну не суть. Допустим надо делить напряжение на сопротивление. Напряжение понятно. 12 вольт.
Сопротивление. Лихорадочно гуглю и нахожу вот такое:
Гугл с гемини ошибатсья не могут, поверим.
Значиццо, делю 12 вольт на 500000 Ом и получаю ток в 2.4e-5 А.
Тоесть если есть разница напряжений то и ток есть. Он не может не есть.
f-tech
Потенциал в одной точке не имеет смысла. Можно говорить только о разности потенциалов между двумя и более точками. Это как с высотой -- "высота 5 м" не имеет смысла, пока мы не укажем от какой точки мы её измеряем: от земли, от уровня моря или от пола нашей квартиры на 10-м этаже.
В быту в однофазной схеме электропроводки потенциалы измеряются относительно контура заземления на вводе в здание. На нулевом проводнике он будет очень маленький. Не нулевой, но слишком низкий, чтобы травмировать человека. На фазном -- до примерно ±320 вольт относительно нейтрали.
На противоположный -- всё таки 100 раз :)
Простите, а какой смысл в этой арифметике? Результат будет валидным только если у вас суммарная длина проводов ровно 1 км и у них на двоих один слой изоляции.
Показать, что всегда есть токи утечки? Таки да, они всегда есть. И в правильно спроектированной системе они настолько незначительные, что ими чаще всего пренебрегают (либо в особых случаях учитывают отдельно).
sergey_prokofiev
Показать что школьная физика - не "общие словеса", а основы электротехники. Уточнять можно до бесконечности, но все это уточнения базовых принципов.
YMA
Да ну? Мы отметили нужную точку в поле, поместили в нее единичный заряд, и он у нас или сам улетел в бесконечность, или мы его туда утащили. Вот эта совершенная работа по сути и есть потенциал поля в этой точке.
Понятно, что нам интереснее напряжение, которое и есть разность потенциалов, но и базу забывать не стоит ;)
f-tech
Сам топи урановые ломы в ртути. Сами тащите второй щуп вольтметра в бесконечность :)Но уточнить в самом деле стоило, Вы правы. Поскольку речь про розетки, то и слово 'потенциал' я использовал в том смысле, который принят в электротехнике.
Okeu
Ваше утверждение трактовать можно и нужно так, что лишь одной разности потенциалов достаточно, чтоб появился ток. Однако лишь в ответе на мой комментарий вы вдруг вспомнили про сопротивление. На это я и намекал, когда спросил чего не хватает)
sergey_prokofiev
Это напрямую следует из закона Ома :)
Okeu
из школьного варианта, для участка цепи - да. До тех пор, пока у нас сопротивление конечно.
Но и для полной цепи там трактовка тоже несколько меняется)
sergey_prokofiev
Если отмотать цепочку назад и вернутсья к статье и моему первому каменту, то
а) в статье ничего не говорится про полную цепь
б) я выразил удивление, что обьясняя "что создает ток" забыли про разность потенциалов, которая по сути и является причиной возникновения тока. Тоесть разность потенциалов создает ток.
Дальше можно углубляться до бесконечности в механизмы как этот ток созадется и распространяется, вспоминат ькота Шредингера и так далее, но как минимум упомянуть про причину я думаю необходимо.
Okeu
а я и не возражал, просто упускать нюанс с сопротивлением тоже не стоит)
Но еще в школе нас учили, что цепь должна быть всегда замкнута, как бы в явном виде. Но потенциалы есть у всего, что нас окружает, соответственно те или иные токи так же нас окружают и текут и стекают и накапливаются в емкостях и тп итд.