电流的传递并非不需要时间，实际上，它的传播速度就是光速。在生活中，我们感觉电流的传播不需要时间按下开关的——瞬间，灯就亮了，这是因为电流传递的速度（光速）高达30万千米/秒，家中导线的长度没法让人察觉出延迟。假如从地球控制远在月球轨道上的电灯，延迟就会达到约1.3秒；如果电灯远在火星，延迟更是会达到几分钟到二十几分钟。

不过，电流传递的速度并不是电子运动的速度。要弄清楚这个问题，我们应该先理解什么是电流。高中物理对电流的定义是，电荷的定向流动就是电流。对于金属导线来说，它的内部有带正电的原子核，也有带负电的电子，能自由运动的是其中一部分电子，称为“自由电子”。人们在纸上所推算的电流，实际是金属导线内自由电子的定向流动。

如果要更具体地理解电流的物理本质是什么，就需要大学里的电动力学、固体物理等知识了。电动力学告诉我们，无论是电还是磁相互作用，它们都是以电磁场的形式来传播的，而这个传播速度正是光速。那么，当我们接通电路后，导体里的自由电子就会以光速定向流动吗？要注意，“电流的传递速度”和“电子定向移动的速度”，其实是两个不同的概念。想象电池是一个游乐园，外面有很多人在等待开门，他们随意走动，相当于导体里的自由电子。当游乐园开门时，人群开始排队向入园方向缓慢流动。虽然队伍前进的速度很慢，但是有一个速度是很快的，那就是排在长长队伍后面的人，也很快开始进入了随着队伍慢慢前进的状态。这个“可以往前流动了”的信号的传播速度，就是电流建立时的传播速度（光速）。而电子真正定向流动的速度很慢，可以慢到只有每秒零点几毫米。

有意思的是，电子在定向流动的同时，依然在做着热运动，其速度大小和方向都是随机的。电子热运动的速度大小，大概分布在零到千分之几光速的范围。也就是说，即使在建立了电流的情况下，自由电子做随机热运动的速度通常也远远大于定向流动的速度。用人类的眼光看，微观世界真是一个混乱的世界。电子的热运动正是影响材料电阻的因素之一，降温通常可以降低电阻。

正文图：源自网络。

封面图：源自网络。

新媒体编辑/小帆帆

长按