這個題目很有意思，在如今電氣化的時代，進一步認識電，電的轉播速度。這個題目看似老舊，確具有心意了！閉合電路的電流速度究竟有多快啊！為什麼？接近光速嗎！很顯然這個速度大於光速!為什麼啊？

這是因為對於導體而言，代替的兩段是同時加入電場的，電路交流只是對這一行為的相應。

一個電子所帶電量為-6.0233×10∧-13庫倫，質子帶有一個電子單位的正電量。

對不同材質的導體的統計表面，自由載流子的數目是不同的，載流子是具有攜帶電量體現導體內部移動的視在符號性存在！此時可能為“空穴”，也可能為是電子，但絕對不可能是質子。。因為質子的質量和重要性過於龐大。(由此也可以懷疑以往的基本電學理念了)。近代通過半導體技術的發展，進一步認識了電流的行為對應。(不同材質的載流子體積密度可以查表得到)。。

於是說電流具有階梯性，電流不是具有連續強度單位的量，因為必須有關於電子整數倍。

接通電源等於給電路兩端直接新增一個有形的電場。其電流速度等於載流子的響應速度。。可是響應的發生是立即的，響應速度和電流的大小以及施加的電壓無關，至於開關行為有關。接通導體兩端的電場就存在。而電流速度，就是電流發生的響應速度。

電磁波的速度，這就和介質有密切關係了！電磁波具有電磁輻射，這個輻射依賴於電磁波動。沒有電磁波動，電磁沒有輻射，只有電場存在。

有人測試電磁波的速度和光傳播的速度相當。

電流的強度不等於電流的速度，這是兩個物理概念。

電流強度等於單位時間內通過法線面積的電量和所有時間的比。如一秒鐘內，通過一庫倫的電量，此時記作一安培。

此時根據電流強度可以計算出電路中載流子的巨集觀速度。一般兩平方毫米導線其最大電流為20安培的時候，載流子的巨集觀速度不會大於十釐米。

電流的響應速度等於電場所建立的速度，期間可以理解為具有一定的響應相位差。。但是就本電路來說，不具有相位差的思考了！

如該電路具有電容電感負載存在的時候，又要思考相位差了！也是響應的速度沒變，只是響應的細節有所變化，如介入衝擊函式、複變函式來論證此係統的電流變化情況。

本題目讓我進一步思考，思考物質的點結構，思考導體的導電行為，思考導電過程。。好像還有遺漏，還有一些說不出的味道。做一標識今後進一步思考。

一般認為導體為等勢體。導體分佈電壓按導體結構的電阻率分佈遞減或者遞增在端電壓的範圍內。電流響應速度在導體內是否具有電磁交換的特質，值得思考。再加上容抗、感抗。。是啊！電腦的主機板都有限頻了。。

這個問題很有挑戰性，但依然是一個懸案。以下是筆者的深度分析且用方程解答。

1 直流電路的接通與斷開

簡單直流電路的五要件：

(1) 電池，正極(+)處於高電位，相當於核外電子偏轉時，核電荷(Ze⁺)裸露而顯高電位。

根據熵增原理，高電位總要向電位發散，好比水向低處流。故規定：在電源外部，電流的方向從正極流向負極。

由於在電池內部，存在核外電子(金屬鍵的價電子)向其它核電荷偏轉，故規定：在電源內部，電流從電源負極流向正極。

根據水桶效應，規定：電源外電路與電源內電路的電流速度(v)處處相等。

(2) 電阻，調節電流強度，避免用電器遭受強電流的損害。電阻電流速度也是(v)。

(4) 用電器，特指使用者消費的功能元件。這裡發生電流熱效應，即電能轉化為其它能量，如熱能、輻射能、機械能。

(5) 開關，用來接通或斷開電池供電。當電路接通時，就有了相鄰電子之間因電位差的接力性電流。當電路斷開時，電源兩端只有電壓沒有電流。這是因為，導線中的價電子之間沒有電位差，而不做偏轉震盪。

2 電荷之間相互作用引發的光譜效應

特定溫度環境下，原子附近的氛圍，都有超精細分佈的光譜，不同原子有不同主頻。

由於亞原子電荷之間的庫侖力，核外電子繞核震盪，從近核點到遠核點，不同速度激發不同光子波長，即：電子震盪擠壓了場空間，進而激發電磁波。

½m₀v²=hc/λ...(1)

或：λ=2hc/m₀v²...(2)

這裡，電子震盪能與光子輻射能有【共時關聯的場效應】：v²∝λ，速度平方效應，表明原子光譜對電子運動很敏感。

需指出，電子極穩定，維持自身質量的固有勢能為：Ep₀=m₀c²=0.511MeV=常量。

因此，電子不可能吸收外加輻射能，只能把輻射能(hc/λ)轉化為電子動能(½m₀v²)。

而且，電子動能閾值為：Ek≤½m₀c²。

3 外加電源引發的光電效應

對直流電路而言，電池提供電能(eU)轉化為原子內部的電子動能增量，

eU=△½m₀v²=△hc/λ...(3)

λ=△2hc/△m₀v²...(4)

依然有：λ=2hc/m₀v²...(2)

這表明，電子動能增量與光子輻射能增量，也是【共時關聯的場效應】。

換言之，只要電源停止提供eU，電子動能增量與光子輻射能增量同時消失。

4 分子震盪能激發的光電效應

根據熱一，分子平均震盪速度，作為熱能指標，而熱能的本質是電磁輻射能。

設分子所含電荷當量數(m/m₀)=電子激發的虛光子個數(n)（理由見筆者的《疊加效應及其應用》第2集），則有：

½mv²=1.5kT=nhc/λ...(4)

而，n=m/m₀=q/e...(5)

則，½nm₀v²=nhc/λ...(6)

依然有：λ=2hc/m₀v²...(2)

可見，大質量粒子動能激發的光子波長，相當於1個電子相應動能激發的光子波長。

因為，溫度、頻率、波長，都是與場效應的強度指標，與質量、熱量等總量指標無關。

5 關於【無超距原則】的深度理解

理論模型可以形形色色，但科學界有一個共識：「超距作用是不存在的」，此稱【無超距原則】，

5.1 無超距原則是一個證偽性的基本準則。具體說來有兩個要點：

要點1：無論是力的傳遞、能的傳播、波的傳播，都需要藉助特定的介質或載體，不可能直接作用於物件上。

事實上此介質，歸根結底，只能是不含亞原子的真空場，或場介質，簡稱【場】。

現在科學界一致認為：真空不空，有卡西米爾效應為證。所有力與能都通過場來傳遞，此稱【場效應】。

要點2：如果一個命題或理論涉嫌超距作用，就可以斷定是偽命題或謬論。涉嫌超距論的理論多了去了，讀者自行定奪吧。

5.2 天體或大質量粒子之間，通過場效應，實現它們的相互作用。

天體之間，例如木星與太陽之間的萬有引力，只能通過場的疊加效應（即引力波或引力勢能），作用到對方。

Gmₓmᵧ/R=ξ₁kqₓqᵧ/R=ξ₂nₓnᵧ(hc/λ)²..(7)

大質量粒子，例如分子、原子之間，分子與原子，之間相互作用，只能通過場效應（即電磁波或機械波），作用到對方。

例如，空氣分子的熱運動，分子之間不可能直接碰撞，而是分子所含電子運動，擠壓場空間激發電磁波，作用到另一個分子。

5.2 亞原子(電子與核子)之間，通過場效應，實現它們的相互作用。

在原子內空間，核外電子與核電荷之間的相互作用（庫侖力）是通過電子繞核震盪，擠壓場空間，激發了場波動（電磁輻射），作用到另一個亞原子。

嚴格講，核子是核內電子之間相互作用的高能密體系，其間的玻色子如膠子與介子，其實都可以虛構為場量子或光量子。

核子（例如質子）的質量方程是：

m(1836m₀)=2m₀+m"(=m₀(R/r)³)...(8)

其中，m"是場質增效應的【場質量】，R是質子半徑，r是光子半徑。

想一想，根據泡利不相容原理，電荷間相互作用，不是直接碰撞，而是場的疊加效應。

6 相鄰原子所含電子的震盪速度，決定電路中的電流速度。

當電池接通時，電路中導體的核外電子加速運動，所有相鄰電子都會整齊劃一向相鄰的核電荷偏轉，並通過場效應，依次作用到相鄰核電荷上，這裡的邏輯鏈是：

電源電壓→電子加速→電子偏轉→場效應→鄰質子偏轉→場效應→鄰電子偏轉→...

此鏈可翻譯成解析方程：

eU=½m₀(v²-v₀²)=h(f-f₀)...(9)

方程(9)中，蘊含兩個速度，

一個是電子的偏轉速度(v)，屬於聲學支，也叫激元速度(exciton velocity)，激元相當於次級波源。

另一是場效應激發的光子速度(c)，屬於光學支，也叫聲子速度(phonon velocity)。

注意：【電流速度】是電子激元速度與激發光子速度的疊加速度，而激元是電流速度的瓶頸速度或主控速度。即：

電子偏轉速度(v)=導體電流速度...(10)

由概念(10)並根據方程(9)，寫出電流速度

v=√(2eU/m₀+v₀²)...(11)

顯然：

由於電源電壓U是一個變數，所以，電子偏轉速度或電流速度，也是一個變數。

下面設定一個已知值，估算並體驗一下電流速度，究竟有多大。

假定1：電子的基態速度：

v₀=αc=2.2×10⁶...(12)

假定2：電池提供的電壓：

U=12V...(13)

則該電路的電流速度為：

v=√(2eU/m₀+v₀²)

=√(3.2×10⁻¹⁹×12÷(9.1×10⁻³¹)+2.2²×10¹²)

=√(4.2×10¹²+4.84×10¹²)

=√(9.06×10¹²)

≈3×10⁶[m/s]

=3000km/s=0.01c

答案

①電流速度是一個可變參量，並且與電壓的平方根成正比，即：v∝√U

②常規弱電線路的電流速度，大約為光速的1%，即3000千米/秒。

（完）

在真空中電磁波傳播速度與光速相同。在空氣中，電磁波比光速稍慢。這個問題是說電和電產生的光的問題。拿燈泡打比方說，燈會亮是電流通過導線產生熱，熱讓鎢絲“電燈泡能發光，跟裡邊的燈絲密不可分。燈絲是以鎢為原料做的，鎢的熔點在3000℃以上，這樣電流在經過鎢絲時，就不易將其燒燬，鎢絲會因為通電而產生熱量。這些熱量會使燈絲的溫度增高，燈絲就會隨之發光。鎢絲的溫度越高，發出的光亮就越耀眼，照明功能也就越強。”

“來電”其實是電磁場在導體中傳播，而不是電子在流動，電子在導體的中前進的速度是很慢的，初中的物理課就有類似的計算題目。光就是電磁波的一種，電磁波在真空中傳播的速度都是一樣的，在介質中的傳播速度會下降，因此可以這麼說，“電”在真空中傳播速度是和光一樣的，當電在導體中傳播的時候，會比光在真空中速度慢一點！

電有很多形式，你可以把電理解為具體的電子，也可以理解為電荷之間的電磁排斥或者吸引力，也可以理解成電子移動產生的場。

所以電的速度有很多形式

當帶電粒子通過電磁力吸引或排斥時，我們可以按照牛頓公式以“ a = F / m”，計算其加速度。其中“ a”是加速度，“ F”是力，力可以通過上圖公式計算，“ m”是該帶電粒子的質量。

電磁波通過不同的介質傳播時，具有不同的速度。這是由於光子被媒介中的物質吸收與釋放的時間誤差引起的。

在數學上，速度有兩種。兩種型別都描述了一個現象。第一個稱為相速度，另一個稱為組速度。相速度可能比光速慢一點或快一點。

電線中的電子運動速度

當電線連線到某些電源時，電線內部的自由電子會移動，因為產生的電勢差推動了自由電子。

科學家通過計算導線末端的電子的響應時間與導線長度，可以計算電子的作用速度約為光速的67％（20萬公里每秒）。

但是這樣的速度稱為“漂移”速度。也就是說：第一個電子並不是以光速的67%的速度抵達導線末端，而是它發出的場率先影響到導線末端的電子。

而單個具體電子的移動速度u=I/nAq

但是這些電子不一定是攜帶資訊的電子，例如在計算機或點亮我們的燈的電路中。

當導線中的一個電子碰撞另一個電子時，下一個電子也將碰撞下下一個電子時，依此類推。直到它在導線末端碰撞了最多的電子。這些最遠的電子最終是承載資訊和電力的電子。

目前人們仍然不知道電荷的起源，只知道電荷的一些屬性；電是物質的一種本質屬性；電與物質實際上沒法分離；電都是實物粒子身上帶的；電產生的能量、動量都是來自實物粒子的，沒有脫離物質的“純電荷”。電荷之間的相互作用力，最終都由物質實體間的相互作用完成的，電荷只是定義“集上”的一個規則或運算。

電源一接通，電荷將電場以光速傳遞出去，這裡實際上是電子的動能傳遞速度；類似敲擊緻密中子星物質所獲得的動能傳遞速度，即越緻密的物質，其動能傳遞速度越接近光速。

電源一接通，電路導體中的自由電子，以類似受到“電敲擊”方式，將電子的動能，以“接龍碰撞”方式，以近似光速進行電子動能傳遞，最終形成了電流。也就是說，電路中的電流形成的動能傳遞速度是光速，但不是其中每一個電子都運動了一整圈，一個拓撲閉環，而是“接龍碰撞”地、傳遞了電荷的動能而已。

由此可知，電荷的“敲擊動能傳遞速度”，在普通一般物質中都是光速級別的，而引力形成的“敲擊動能傳遞速度”，是分“級別”的，物質越緻密，“敲擊動能傳遞速度”越快，反之越慢；只有中子星、黑洞級別的物質，其“敲擊動能傳遞速度”才可能接近光速，甚至超光速。

電的速度取決於我們對“電”這個詞的理解。這個詞很普遍，基本上是指“所有與電荷有關的現象”。假設我們指的是穿過金屬導線的電流，如電流通過檯燈的電源線。在電流通過金屬導線的情況下，有三種不同的速度，它們都各自具有其物理意義：

單個電子的速度

單個電子的速度

為了理解每一種速度，以及它們為什麼各不相同，但卻在物理上有意義，我們需要了解電流的基本知識。金屬導線中的電流是由移動的自由電子形成的。在金屬導線沒有通電的情況下，自由電子可以被認為是組成金屬導線的固定原子網格中跳動的小球。電子是真正的量子實體，但在今天的解釋中不需要更精確的量子圖景。(如果加上量子效應，單個電子的速度就變成了“費米速度”。)

電子的飄逸速度

現在，如果把導線連線到電池上，給導線施加了一個外電場。導線中的自由電子感受到來自電場的力，並向電場的方向加速（實際上是相反的方向，因為電子帶負電荷）。電子繼續與原子碰撞，導致它們向不同的方向反彈。但是在這個隨機熱運動的基礎上，電子現在有了一個與電場方向相反的淨有序運動。導線中的電流由電子運動的有序部分組成，而運動的隨機部分仍然構成了導線中的熱能。因此，施加的電場（如連線電池）會使電流沿導線流動。電子沿導線移動的平均速度就是我們所說的“漂移速度”。

電磁效應沿導線傳播的速度稱為“訊號速度”、“波速”或“群速度”。如果訊號速度描述的是純粹的電磁波效應，那麼訊號將以光速傳播，但事實並非如此。相反，沿著電纜傳播的訊號涉及電磁場波動(波)和電子的相互作用。因此，訊號速度比電子漂移速度快得多，但比真空中的光速慢得多。一般來說，在真空中訊號速度接近光速。

下面我們舉個例子。人們排著長隊等著進入一家餐館，每個人都緊張地在他們排隊的地方坐立不安。排在隊伍末尾的人不耐煩了，就把前面的人推了一下。當隊伍中的每個人都被身後的人推了一把時，他就會順勢把前面的人也推一把。因此，壓力會從一個人傳遞到另一個人，通過這條線向前傳遞。但在最後一個排隊的人到達餐廳門口之前，推擠的力早就到達了餐廳門口。在這個類比中，人代表電子，他們的手臂代表電磁場，而推力代表電磁場中的波動或波。每個人的速度代表了單個的電子速度，每個人通過這條線的速度代表了電子漂移速度，而推動通過這條線的速度代表了訊號速度。根據這個簡單的類比，我們說訊號的速度非常快，個體的速度稍快，漂移速度較慢。

金屬導線中單個電子的速度通常是每小時幾百萬公里。相比之下，漂移速度通常只有幾米每小時，而訊號速度是一億到一萬億公里每小時。一般情況下，訊號速度與真空中的光速接近，單個電子速度比訊號速度慢100倍左右，電子漂移速度慢如蝸牛。

電路接通的速度，是建立電場的速度，電場從電源兩端向中間擴張，相當於兩道光（由於與介質的相互作用，電場建立的速度比光速稍慢）向中間發射，只需要走一半的路程，比光速走全程要快。