为什么没有施加电压的电线中就没有净电流？

具有最松散结合的最外层电子的材料的原子随时间不断在彼此之间交换电荷，这些材料称为导体。现在，导电过程不同于电气工程教科书中经常描述的过程。

这意味着，为了使电流在电路中流动，电子必须从一条导线一直移动到另一条导线，这是不正确的。现实是这样的：

例如，来自电池负极的最左边的电子碰撞到最近的原子上，由于其加速作用，它淘汰出了在该壳层旋转的电子。被敲除的电子正朝着其最接近的原子前进，反过来，它也在做同样的事情，敲除一个产生链式反应的电子。因此，基本上，电子只移动一点点，但总体结果实际上是瞬时的。

我不明白的是，如果我们在没有施加电压的情况下使用规则的导线，电子仍然会不断地从一个原子反弹到另一个原子，这意味着导线上确实存在“电子流”，但是如果将导线连接到一个LED二极管什么也不会发生。因此，我真正要问的是，导线中的“有施加电压的电子流”与“无施加电压的电子流”有何不同。

据统计，在一个方向上移动的电子与在相反方向上180º的移动一样多，因此实际上没有净电流。我们称为“电流”的是，一个方向上的电子比所有其他方向上的电子更多（1D，2D或3D穿过一块金属）。这样便可以拥有“大量的自由电子”，但没有净电流流动或无法测量。

这些电子的随机搅动有一个名字：热噪声。这种搅动与温度成正比，因此在加热时会得到更多。但是，平均运动始终为零，因此您永远无法执行任何有用的“工作”或从过程中等效地提取可用能量。

这符合热力学定律。

简短的答案：一些教科书充满了误解，即电子总是绕着单个金属原子运转。不。他们还会告诉您，仅当沿导线施加电压时，电子才会在原子之间跳跃。错误。

在金属中，每个金属原子的外电子都离开了它们原来的原子。这是在第一次形成金属时发生的。如果电子不断粘附在每个原子上，那么金属将是绝缘体，并且在低电流值下，欧姆将不是恒定的。实际上，外电子或“导带”电子一直在所有金属原子之间运行。金属线类似于一种“凝固等离子体”。金属很奇怪。

物理学家将这种金属的移动电子种群称为“电子海”或“电荷海洋”。在化学中，它被称为“金属键”。

从非量子的角度来看，我们可以将金属物体视为像本·富兰克林式的装满“电液”的容器！金属的电子高速抖动，到处游荡，就像软管内的气体分子一样。但是这种电子运动是随机的。它是热能的仓库，但没有单一方向，因此不是“风”；不是电流。每一个电子往一个方向移动，就会有另一个向后移动。

因此，金属中的实际DC电流是该电子云的缓慢平均漂移。各个电子当然不会移动缓慢。相反，它们一直以接近光速的速度徘徊。但是在直流电流下，它们的平均漂移路径会叠加一个微小的直流漂移。地球大气也是如此：即使在静止的静止条件下，每个分子也以接近声速的速度运动；没有风 我们认为漂泊是“热的”，就像布朗运动。与金属中的单个电子相同。

正确的金属原子/电子动画可以描述电子在零电流的两个方向上跳跃。或者，显示它们在几个原子之间来回摆动，零安培期间随机运动。（或者，将导线的内部像“电视雪”一样显示，就像闪烁的白噪声一样。）然后，在直流电流下，整个电子模式将作为一个单元缓慢滑动。安培数越高，流量越快。“液体白噪声”运动缓慢，就像管道中的水一样，但单个粒子永远不会保持静止。

请注意，此图片并不适用于所有导体。它仅适用于固体金属（电气工程中最常用的导体形式），不适用于盐水，酸，地电流，人体组织/神经，液态金属，移动金属，等离子，火花等。电子，这就是工程师和科学家使用适用于所有类型导体的“常规电流”的原因。通常，金属中的电子流是电流的一种特殊情况。

PS
请注意，电子不是隐形的！（其实，电子是有关的唯一的东西是可见的。）所以，当我们看一个裸导线，我们看到它的电子大海。移动电子是EM波的极端反射器。金属表面的“金属”外观是我们对自由电子的看法。因此，电子就像银色的液体。在金属中流动时，会流过银色的东西。但是在此流动中没有灰尘或气泡，因此尽管我们可以看到“流体”，但看不到它的运动。（嘿，即使我们看到有东西在移动，电荷漂移也会太慢而无法察觉；就像时钟上的分针一样！）

如果导线是超导体，则电流实际上可以在没有电压的情况下流动。

我的一位老师给了我一个例子。

没有电压的电子就像独立的人喜欢某个随机城市。他们快乐地自由活动，但不参与任何运动。它们是无关紧要的个体。

现在突然有一个外国政党确立了规则。这使电子在反抗，反叛等方面前进到外国政权的建立（不是常规电流）。它们是运动的一部分，被称为电流。

电流需要导带中的电子流动，并且如果没有电压（或类似流动的压力），就没有能量将电子激发到导带中。由于原子性质，电阻始终存在，并且电压降必须是总电压，因为电阻变得基本上是无限的，因为金属中的价态壳层与导带的差异很大，因为它们绑定到金属的晶格结构上。他们需要激发力和梯度来打破与她的化合价的联系。价电子可以相互作用，但它们的方向不是均匀的，并且不像被激发到导带中那样自由流动。当然，这对于简单的导电金属而言。

根据您的问题，很明显，您不知道随机电子运动和方向电子运动之间的区别。电子的随机运动不是当前的。方向性电子运动为。
它是电压给出方向的电子，从而使定向电子流 -的“电子电流”。

您的断言“电子必须从一条引线移动到另一条引线，这是不正确的”，这是错误的。事实是，对于每个“进入”导线的电子，另一个电子必须从另一端“退出”。如果这没有发生，那么您就没有电流了！这就是为什么在未施加电压的情况下“将LED连接到电线时什么也不会发生”的原因。

我们被告知不要打扰，因为其中包含了更多的物理学，而实际意义却不那么重要。

在物理学上，电线不是完全短路，而是具有电阻，电容和电感。

当没有施加电压时，没有足够的电子从一个原子跳到另一个原子以使LED发光。

物理学家比EE回答得更好。堆栈交换中有一个物理部分。