برق چطور توی سیم حرکت می‌کنه؟
پاسخ کوتاه کلید رو که می‌زنی، لامپ همون لحظه روشن می‌شه؛ ولی الکترون‌های توی سیم از حلزون هم کندتر جلو می‌رن. سیم از قبل پر از الکترون آزاده و برق چیزی نیست که از بیرون بریزه توش. باتری یا پریز یه میدان الکتریکی توی سیم می‌سازه که همه‌ی این الکترون‌ها رو آروم به یه سمت هُل می‌ده. چیزی که تقریباً با سرعت نور می‌دوه خود الکترون نیست، همین هُله که از هر الکترون به بعدی می‌رسه. انرژی هم بیشتر از فضای دور سیم می‌ره و از سطح لامپ واردش می‌شه.
حلزونی توی سیم
کلید برق اتاق رو می‌زنی و لامپ بی‌معطلی روشن می‌شه. حالا ببین توی سیم واقعاً چه خبره.
توی یه سیم مسی معمولی خونه، حتی وقتی یه وسیله‌ی پرمصرف روشنه و برق زیادی از سیم رد می‌شه، الکترون‌ها به‌طور میانگین حدود نیم میلی‌متر در ثانیه جلو می‌رن. یعنی چند متر در ساعت؛ تقریباً سرعت یه حلزون.
یه مثال بزرگ‌تر هم هست. توی آمریکا یه خط برق خیلی بلند هست که جهت برقش هیچ‌وقت عوض نمی‌شه و حدود هزار و سیصد و شصت کیلومتر طول داره. الکترونی که سال ۱۹۷۰ از سر این خط راه افتاده، تازه حدود ۵۸ کیلومتر جلو رفته و زودتر از حدود سال ۲۹۱۲ به اون سر نمی‌رسه.
دریایی که از قبل اون‌جاست
اول ببینیم توی سیم چی هست. سیم مسی از کلی اتم مس درست شده و تقریباً هر کدوم از این اتم‌ها یه الکترون داره که به خودش بند نیست و لابه‌لای اتم‌ها آزاد جابه‌جا می‌شه. پس سیم از قبل پر از الکترونه، مثل یه دریا.
این الکترون‌ها هیچ‌وقت بیکار نیستن. با سرعت چند میلیون کیلومتر در ساعت به هر طرف می‌رن و به اتم‌ها می‌خورن. ولی چون هر کدوم یه طرف می‌ره، روی هم رفته به هیچ طرفی نمی‌رن. این شلوغی جریان برق نیست.
حالا سیم رو به باتری یا پریز وصل کن. یه میدان الکتریکی در طول سیم ساخته می‌شه که همه‌ی الکترون‌ها رو آروم به یه سمت هُل می‌ده. همون شلوغی سر جاشه، فقط حالا کل جمعیت کمی به یه طرف سُر می‌خوره. همین سُر خوردن جمعی، جریان برقه.
چرا این‌قدر کند؟ چون الکترون‌ها مدام به اتم‌ها می‌خورن. هر برخورد یه کم از انرژی رو به سیم می‌ده و برای همینه که سیمی که برق ازش رد می‌شه گرم می‌شه.
هُل، نه الکترون
پس اگه الکترون‌ها این‌قدر کندن، لامپ چرا همون لحظه روشن می‌شه؟ چون چیزی که سریع می‌دوه خود الکترون نیست، هُله.
یه صف طولانی آدم رو تصور کن. نفر آخر جلوییش رو هُل می‌ده، اون هم جلوییش رو، و تنه خیلی زود به سر صف می‌رسه؛ در حالی که هیچ‌کس بیشتر از یه قدم جابه‌جا نشده. توی سیم هم همینه، با این فرق که الکترون‌ها لازم نیست به هم بخورن. از دور با میدانشون همدیگه رو پس می‌زنن و هر کدوم بعدی رو هُل می‌ده.
حالا ببین این هُل با چه سرعتی می‌ره: حدود صد میلیون متر در ثانیه، نزدیک سرعت نور. یعنی حدود هزار میلیارد برابر سریع‌تر از خود الکترون‌ها. پس وقتی کلید رو می‌زنی، الکترون‌هایی که از قبل توی لامپ بودن تقریباً همون لحظه راه می‌افتن.
البته این هُل یه کم از سرعت نور توی فضای خالی کندتره، چون فقط میدان نیست که جلو می‌ره؛ الکترون‌های سیم هم توش درگیرن.
انرژی از کنار سیم می‌آد
یه سؤال می‌مونه: اگه الکترون‌ها این‌قدر کند جلو می‌رن، انرژی‌ای که لامپ رو روشن می‌کنه از کجا می‌رسه؟ جواب اینه که بیشتر از داخل سیم نمی‌آد. انرژی از دو سر باتری بیرون می‌آد، از راه میدان‌های توی فضای دور سیم جلو می‌ره و از سطح لامپ واردش می‌شه. اون‌جا به گرما و نور تبدیل می‌شه.
برق خونه این رو واضح‌تر نشون می‌ده. جهتش مدام عوض می‌شه: توی اروپا پنجاه بار و توی آمریکا شصت بار در ثانیه. پس الکترون‌ها فقط سر جاشون جلو و عقب می‌رن و عملاً به جایی نمی‌رسن. با این حال لامپ و یخچال کار می‌کنن، چون انرژی رسیده.
یه نکته‌ی آخر: جهتی که توی کتاب‌ها برای جریان برق می‌کشن، برعکس جهتیه که الکترون‌ها واقعاً می‌رن. دفعه‌ی بعد که کلید رو زدی، یادت باشه چیزی که لامپ رو روشن کرد یه هُل بود، نه یه الکترون مسافر.
الکترون‌های توی سیم حلزونی جلو می‌رن؛ چیزی که تقریباً با سرعت نور می‌رسه هُلیه که از هر الکترون به بعدی منتقل می‌شه، و انرژی از فضای دور سیم به لامپ می‌رسه.
این پاسخ از کجا آمده
هر چیزی که بالا خواندی از این ۵ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.