Скорость направленного движения электронов в металличе-ском проводнике очень мала — доли миллиметра в секунду. Почему же лампа начинает светиться практически одновременно с замыканием цепи?

Коротко: дрейфовая скорость электронов действительно очень мала, но сигнал об изменении поля распространяется по проводнику почти со скоростью света. Именно поэтому лампа светится почти мгновенно после замыкания цепи. Пошагово и понятно 1) Что означает «скорость направленного движения электронов» (дрейфовая скорость) - Это средняя скорость дрейфа электронов под действием постоянного электрического поля в проводнике. При типичных токах она составляет доли миллиметра в секунду. - Движение электронов внутри проводника под этим полем медленное и медленно достигает установившегося тока. 2) Что на самом деле происходит при замыкании цепи - Когда вы замыкаете цепь, источник питания создаёт электрическое поле, которое не мгновенно заполняет всю цепь, а генерирует изменение поля, которое распространяется по проводнику. - Это распространение выполняется как электромагнитная волна вдоль провода, и скорость этой волны примерно близка к скорости света (порядка 2×10^8 м/с в металле/проводнике; для грубой оценки можно брать примерно c). 3) Почему свет загорается почти сразу - Время распространения сигнала по длине цепи примерно tProp ≈ длина цепи / v signal. Для длины порядка 1–10 м и скорости сигнала около 2×10^8 м/с это примерно 5×10^−9 до 5×10^−8 секунд (порядок десятков наносекунд). - Следовательно, электрический ток «появляется» по всей цепи практически одновременно на уровне наносекунд, не дожидаясь, пока миллионы электронов «добежат» до конца проводника. 4) Что влияет на видимое зажигание лампы - Само появление тока во всем контуре происходит быстро, но яркость лампы может расти не мгновенно из-за теплоёмкости и времени нагрева нити/светодиода. У многих ламп видимое включение возникает за доли микросекунд или миллисекунд в зависимости от типа лампы. - В электрических цепях есть еще индуктивность и сопротивление: время нарастания тока в RL-цепи определяется τ = L/R. Для обычных бытовых цепей это время обычно микросекунды или меньше, что всё равно слишком мало для человеческого глаза. 5) В nutshell (итог) - Скорость дрейфа электронов маленькая, но сигнал об изменении поля распространяется почти со скоростью света. - Из-за этого ток внезапно появляется по всей цепи почти одновременно, и лампа начинает светиться очень быстро после замыкания цепи. Только физический процесс нагрева нити может занимать более долгое время, чтобы стать заметным глазу. Пример цифр (для наглядности) - Дрейфовая скорость v_d: при токе 1 A, площади поперечного сечения A ≈ 1 мм^2, n ≈ 8.5×10^28 м^-3, e ≈ 1.6×10^-19 Кл, получить примерно v_d ≈ 7×10^-5 м/с ≈ 0.07 мм/с. - Распространение сигнала в проводнике длиной 5 м: tProp ≈ 5 м / (2×10^8 м/с) ≈ 25 нс. - Легко заметное ветвление: человеческое видение не чувствительно к tens нс, поэтому свет кажется загорающимся практически мгновенно. Если хотите, могу привести ещё более конкретные расчёты под ваш тип лампы (накаливание, LED и т. п.) или разобрать на примере конкретной схемы.