Hvad er drivhastighed for elektroner med afledning

Hvad er drivhastighed for elektroner med afledning

Hvert materiale består af atomer, som igen er sammensat af negativt ladede elektroner. Disse negativt ladede elektroner bevæger sig i tilfældige retninger inden i atomet. Denne bevægelse af elektroner genererer elektricitet . Men på grund af deres tilfældige bevægelse bliver den gennemsnitlige hastighed af elektroner i et materiale nul. Det blev observeret, at når en potentiel forskel anvendes på enderne af et materiale, får elektroner, der er til stede i materialet, en vis hastighed, hvilket forårsager en lille nettostrømning i en retning. Denne hastighed, der får elektronerne til at bevæge sig i en bestemt retning, er kendt som drivhastighed.



Hvad er en drifthastighed?

Den gennemsnitlige hastighed, der opnås ved tilfældige bevægelige elektroner, når det eksterne elektriske felt påføres, hvilket får elektronerne til at bevæge sig i en retning kaldes Drift Velocity.


Hvert ledermateriale indeholder frie, tilfældigt bevægelige elektroner ved en temperatur over det absolutte nul. Når det eksterne elektriske felt påføres omkring materialet, opnår elektronerne hastighed og har tendens til at bevæge sig i retning af den positive retning, og elektronernes nettohastighed vil være i en retning. Elektronen bevæger sig i retning af det anvendte elektriske felt. Her opgiver elektron ikke sin tilfældighed af bevægelse, men skifter mod højere potentiale med deres tilfældige bevægelse.





Strømmen produceret af denne bevægelse af elektroner mod det højere potentiale kaldes drivstrømmen. Man kan således sige, at hver strøm, der produceres i et ledermateriale, er en drivstrøm.

Drifthastighed Afledning

At udlede udtryk for drivhastighed , dets forhold til mobiliteten af ​​elektroner og effekten af ​​anvendt eksternt elektrisk felt skal være kendt. Elektronens mobilitet defineres som dens drifthastighed for et enheds elektrisk felt. Det elektriske felt er proportionalt med strømmen. Således Ohms lov kan skrives som



F = -μE .—— (1)


hvor μ er elektronens mobilitet målt som mto/ V.sec

E er det elektriske felt målt som V / m

vi ved, at F = ma, erstatning i (1)

a = F / m = -μE / m ———- (2)

sluthastighed u = v + ved

Her er v = 0, t = T, hvilket er elektronens afslapningstid

Derfor er u = aT, erstat i (2)

∴ u = - (μE / m) T

Her er u Drifthastigheden målt som m / s.

Dette giver det endelige udtryk. Det JA enhed af drivhastighed er m / s eller mto/(V.s) & V / m

Drift Velocity Formula

Denne formel bruges til at finde elektroners drivhastighed i en strømførende leder. Når elektroner med densitet n og ladning Q får en strøm 'I' til at strømme gennem en leder med tværsnitsareal A, kan drivhastighed v beregnes ved hjælp af formlen I = nAvQ.

En stigning i den anvendte eksterne elektriske feltintensitet får elektronerne til at accelerere hurtigere mod en positiv retning modsat retningen af ​​det påførte elektriske felt.

Forholdet mellem drivhastighed og elektrisk strøm

Hver leder indeholder tilfældige frie elektroner i den. Bevægelse af elektroner i en retning forårsaget af Drift-hastigheden genererer en strøm. Drifthastigheden for en elektron er meget lille, normalt med hensyn til 10-1Frk. Således vil det med denne hastighed tage en elektron normalt 17 minutter at passere gennem en leder med en længde på 1 meter.

Drift-hastighed af elektroner

drivhastighed-af-elektroner

Det betyder, at hvis vi tænder en elektrisk pære, skal den tænde efter 17 minutter. Men vi kan tænde den elektriske pære i vores hjem lynhurtigt med et tryk på en afbryder. Dette skyldes, at hastigheden på den elektriske strøm ikke afhænger af elektronens drivhastighed.

Elektrisk strøm bevæger sig med en lyshastighed. Det er ikke fastslået med elektronernes drivhastighed i materialet. Således kan det variere i materiale, men hastigheden af ​​elektrisk strøm altid fastlagt på lysets hastighed.

Forholdet mellem nuværende tæthed og drifthastighed

Strømtæthed er defineret som den samlede strømmængde, der passerer pr. Tidsenhed gennem lederens tværsnitsareal. Fra formlen for drivhastighed er strømmen angivet som

I = nAvQ

så kan strømtætheden J, når tværsnitsareal og drivhastighed er angivet, beregnes som

J = I / A = nvQ

hvor v er elektronernes drivhastighed. Strømtætheden måles som ampere pr. Kvadratmeter. Fra formlen kan det således siges, at drivhastigheden for elektronernes ledere og dens strømtæthed er direkte proportional med hinanden. Når drivhastigheden stiger med stigningen i det elektriske feltintensitet, øges også strømmen, der strømmer igennem pr. Tværsnitsareal.

Ropstemthed mellem drifthastighed og afslapningstid

I en leder bevæger elektroner sig tilfældigt som gasmolekyler. Under denne bevægelse kolliderer de med hinanden. Afslapningstiden for elektronen er den tid, det kræves af elektronen for at vende tilbage til sin oprindelige ligevægt efter kollisionen. Denne afslapningstid er direkte proportional med den anvendte eksterne elektriske feltstyrke. Større tid for det elektriske felt, mere den tid, elektronerne har brug for til at komme til den oprindelige ligevægt, efter at feltet er fjernet.

Afslapningstid defineres også som den tid, elektronen kan bevæge sig frit mellem på hinanden følgende kollisioner med andre ioner.

Når kraften på grund af det påførte elektriske felt er eE, kan V angives som

V = (eE / m) T

hvor T er elektronernes afslapningstid.

Drift Velocity Expression

Når mobilitet μ af ladebærerne og styrken af ​​det påførte elektriske felt E er angivet, så Ohms lov med hensyn til drivhastighed kan udtrykkes som

V = μE

S.I-enhederne til elektronens mobilitet er mto/ V-s.

S.I enheder af det elektriske felt E er V / m.

S.I-enheden for v er således m / s. Denne S.I enhed er også kendt som Axial Drift Velocity.

Elektroner til stede i lederen bevæger sig således tilfældigt, selv når der ikke anvendes noget eksternt elektrisk felt. Men den netthastighed, der produceres af dem, annulleres på grund af tilfældige kollisioner, så nettestrømmen vil være nul. Således hjælper forholdet mellem elektrisk strøm, strømtæthed og drivhastighed i den korrekte strøm af elektrisk strøm gennem chauffør . Hvad er en driftstrøm?