电流的流动速度有多快？这是一个很好的问题，因为它似乎是一个足够简单的问题，但通常它表明一些潜在的误解。回答这个问题的第一个困难是知道什么是电？你的意思是：

1. 电场变化的传播速度有多快？要么...
2. 电荷载体的移动速度有多快？

通常，问这个问题的人实际上关心前者，但正在考虑后者。但是，由于没有清楚地了解差异，如果不退后一步并解决导致问题的潜在误解，实际上就无法解决他们潜在的担忧。

明白是这样的：有力量，也有传递力量的东西，它们不是一回事。举个例子：我拿着一根绳子的一端，你拿着另一端。当我想引起你的注意时，我会拉绳子。有绳子，有拖船。拖船以力波的形式沿着绳索以声速在绳索中移动。绳索本身将以其他速度移动。

假设我有两座瞭望塔，当我看到正在逼近的入侵者时，我向另一座瞭望塔喊道。声音将以声速在空气中以波的形式传播。空气中的分子运动速度有多快？你关心？

有些人在分子的运动得到真正解释之前不会放手，即使它通常与他们的担忧无关。所以这就是答案：分子一直在所有随机方向上飞来飞去。它们飞来飞去是因为它们的温度不为零。有些非常快。有些非常慢。他们无时无刻不在互相碰撞。这是非常随机的。

当你大喊大叫时，你的声道会压缩（并且随着声带的振动而变得稀薄）一些空气。这个压缩区域中的分子想要移动到压力较小的区域，所以他们这样做了。但是现在这个附近的区域空气太多了，比周围的空气压缩了一点，所以压缩的区域向外扩大了一点。这种压缩波以声速在空气中移动。

所有这些都发生在前面提到的分子的随机运动上。与您的声道中相同的分子不太可​​能是在听者耳朵中振动的分子。如果你观察单个分子，你会观察到它们向各个方向移动。只有当你观察到其中很多时，你才会注意到一个方向比另一个方向稍微多一些。对于我们称之为“声音”的所有事物来说，由于热噪声引起的分子随机运动远比它们因声音引起的运动要多得多。当“声音”成为更相关的运动时，我们倾向于不称其为“声音”，而是称其为“爆炸”。

电力的情况并没有太大的不同。金属导体充满了电子，这些电子可以在整个电路中以随机方向自由游荡，它们确实如此，仅仅是因为它们是温暖的。我们电路中的事物在这个电子海洋中产生波，这些波以光速¹传播。在我们通常在电路中遇到的电流下，大部分电子运动是由热噪声引起的。

所以现在我们可以回答以下问题：

电场变化的传播速度有多快？以它们在其中传播的介质中的光速。对于大多数电缆来说，这大约是真空中光速的 60% 到 90%。

电荷载体的移动速度有多快？单个电荷载流子的速度是随机的。如果你取所有这些速度的平均值，你可以获得一些取决于电荷载流子密度、电流和导体横截面积的速度，在铜线中它通常小于每秒几毫米。除此之外，普通金属的电阻损耗会变得很高，人们倾向于将电线做得更大，而不是迫使电荷移动得更快。

进一步阅读：Bill Beaty的电流速度

^{1：光速取决于光在其中传播的材料，就像声音一样。请参阅波传播速度。}

这实际上更像是一个物理问题而不是电子问题......电气和电子工程师很少（如果有的话）考虑这种亚原子计算的原因。电子移动的事实才是真正重要的，它们移动的速度对电路影响不大。对工程师可能有用的是了解电势（电压）的变化速度，因为这将决定与电荷载流子的电阻、电容和电感有关的线路上的最大数据传输（线路速度），除其他事项外。这也与其他一些答案中讨论的波传播速度有关。这是两个完全不同的问题...

电力概览

首先，“电”不流动。电是电荷流动的物理表现。尽管该术语适用于广泛的现象，但它最典型地与电子的运动（激发）相关 - 带负电的亚原子粒子。当某些元素复合时，电子可以通过电子云的最外层从一个原子自由移动到下一个原子。导体很容易允许电子流动，而绝缘体则限制它。半导体（如硅）具有可控的导电性，这使其成为现代电子产品的理想选择。

如您所知，电流以安培 (amps) 为单位测量。这实际上是衡量一秒钟内有多少电子通过一个点：

1 安培 = 1 库仑每秒 = 6.241509324x10^18 电子每秒

只要导体上存在电压（电势），（电线、电阻器、电机等）电流就会流动。电压是两点之间电势的量度，因此电压越高，电流越大，即每秒有更多电子通过一个点。

电子速度

当然，空腹已知速度是光速：3*10^8 m/s。然而，电子通常不会在接近这个速度的任何地方移动。事实上，你会惊讶地发现它们的移动速度有多慢。

电子的实际速度称为漂移速度。当电流流动时，电子实际上并没有通过导线沿直线移动，而是在原子中晃动。使用以下公式，电子流的实际平均速度与电流成正比：

v = I/(nAq) = 电流 / (载流子密度 * 载流子截面积 * 载流子电荷)

这个例子取自维基百科，因为我不想自己查数字……

考虑流经 1mm 直径铜线的 3A 电流。铜的密度为 8.5*10^25 个电子/m^3，一个电子的电荷为 -1.6*10^(-19) 库仑。导线的截面积为7.85*10^(-7) m^2。因此，漂移速度为：

v = (3 库仑/秒) / (8.5*10^25 电子/m^3 * 7.85*10^(-7) m^2 * -1.6*10^(-19) 库仑)

v = -0.00028 米/秒

注意负速度，这意味着电流实际上以通常认为的相反方向流动。除此之外，唯一需要注意的是这实际上有多慢。3安培的电流不算小，铜线是极好的导体！实际上，电荷载流子中的电阻越高，速度就越快。这类似于淋浴头上的不同设置如何导致相同压力的水以不同的速度从水龙头流出。孔越小，水流出的速度就越快！

理解这一点

如果电子移动如此缓慢，那么如何能够如此快速地传输数据？甚至，一个电灯开关怎么能在这么远的地方瞬间控制一盏灯？这是因为没有一个电子必须从电路中的一个点流到另一个点才能正常工作。实际上，电路的每个点始终都有许多自由电子（数量取决于载体材料的元素组成），一旦施加足够大的电势（电压），它们就会移动。

想想管子里的水。如果开始时管道中没有水，则在打开喷嘴时水需要一些时间才能到达水龙头。但是，在家里，管道的每一点都应该有水，所以水龙头一打开水就会流出。它不必从水源移动到水龙头，因为它已经在管道中，只需等待将其推过的潜力。电线也是如此：电线中已经有很多电子，只是等待被电压势的存在推动通过。一个电子从导线中的一个点移动到另一个点所需的速度完全无关紧要。

另一方面，通过物理介质传输数据的速度很重要，并且确实有一个理论上的最大值，正如这个精彩的问答中所讨论的，所以我不会在这里讨论。

电子在误导你。别理他们。无论如何，他们走错了方向。人们喜欢建立小动画模型来展示他们四处移动 - 这是真的，并观察到电子通信几乎是即时的 - 真的，并得出结论电子几乎是瞬间移动 - 这是错误的。

1. 电流的流动速度有多快？

   有两种可能的解释：“电子移动的速度有多快？” 以及“电子信号的传播速度有多快？”

   库尔特已经回答了“电子移动的速度有多快？” 与漂移速度。然而，电子信号是由在电荷载流子的帮助下通过材料传播的电磁波定义的。信号以光速的一部分传播，受传输线特性的影响。

   这对高速系统施加了真正的限制。实际上，信号沿着 30 厘米的 PCB 传播大约需要 1 纳秒。因此，计算机各部分之间的延迟最小。

   线路电感和电容限制了您可以制作边缘并将其发送到线路的“锋利”程度。它将被涂抹成正弦波形状。

   请注意，您可以通过载体传输的数据量仍然不同，取决于其信噪比。传播速度决定了最小延迟，而不是带宽。

2. 电阻器中的电子速度与电线中的电子速度是否不同？

3. 有关系吗？

   从上面我们知道，对于电子的速度，答案是“是”和“否”。

   波传播速度受电容、电感和传播材料的介电常数以及任何附近到接地层的绝缘体的影响。因此，信号通过电阻器的传播速度与通过导线的传播速度略有不同，因为它是由不同的材料制成的，并且与电路板无关。

4. 还是电子的影响是唯一重要的事情，较低的抽象层次在实践中没有用处？

大多数时候，您不必担心电子。他们直接参与阴极射线管、真空荧光显示器和热离子“阀门”。

半导体也是如此，其中物理学很难，有时违反直觉，但如何在电路中使用晶体管、FET 或二极管的基本知识要简单得多。

考虑一排多米诺骨牌——在这一端推一个，干扰传播到另一个。单个碎片的速度与扰动或波前的速度非常不同，没有单个碎片从这里传播到那里。