Mis on tuletatud elektronide triivi kiirus

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Iga materjal koosneb aatomitest, mis omakorda koosnevad negatiivselt laetud elektronidest. Need negatiivselt laetud elektronid liiguvad aatomi sees juhuslikes suundades. See elektronide liikumine tekitab elekter . Kuid nende juhusliku liikumise tõttu muutub materjali elektronide keskmine kiirus nulliks. Täheldati, et kui materjali otstele rakendada potentsiaalset erinevust, omandavad materjalis olevad elektronid teatud kiiruse, mis põhjustab väikese netovoolu ühes suunas. Seda kiirust, mis paneb elektronid liikuma teatud suunas, nimetatakse triivi kiiruseks.

Mis on triivi kiirus?

Keskmist kiirust, mille juhuslikult liikuvad elektronid saavutavad välise elektrivälja rakendamisel, mis põhjustab elektronide liikumise ühe suuna suunas, nimetatakse triivi kiiruseks.




Iga juhtmaterjal sisaldab absoluutsest nullist kõrgemal temperatuuril vabalt juhuslikult liikuvaid elektrone. Kui materjali ümber rakendatakse välist elektrivälja, saavutavad elektronid kiiruse ja kipuvad liikuma positiivse suuna suunas ning elektronide kiirus on ühes suunas. Elektron liigub rakendatava elektrivälja suunas. Siin ei loobu elektron oma liikumise juhuslikkusest, vaid nihkub oma juhusliku liikumisega suurema potentsiaali poole.

Voolu, mille tekitab see elektronide liikumine suurema potentsiaali suunas, nimetatakse triivvooluks. Seega võib öelda, et iga juhimaterjalis toodetud vool on triivvool.



Triivi kiirus Tuletus

Tuletada triivkiiruse avaldis , peab olema teada selle seos elektronide liikuvusega ja rakendatava välise elektrivälja mõju. Elektroni liikuvus on määratletud kui ühiku elektrivälja triivi kiirus. Elektriväli on proportsionaalne vooluga. Seega Ohmi seadus saab kirjutada järgmiselt

F = -μE .—— (1)


kus μ on elektroni liikuvus mõõdetuna m-nakaks/ V.sek

E on elektriväli, mõõdetuna V / m

me teame, et F = ma, asendage (1)

a = F / m = -μE / m ———- (2)

lõppkiirus u = v + at

Siin v = 0, t = T, mis on elektroni lõdvestusaeg

Seetõttu u = aT, asenda punkt (2)

∴ u = - (μE / m) T

Siin on u triivi kiirus, mõõdetuna m / s.

See annab lõpliku väljendi. The JAH triivi kiiruse ühik on m / s või mkaks/(V.s) & V / m

Triivi kiiruse valem

Selle valemi abil leitakse elektronide triivikiirus voolu kandvas juhis. Kui tiheduse n ja laenguga Q elektronid põhjustavad voolu I voolamist läbi ristlõikepinna A juhi, saab triivi kiirust v arvutada valemi I = nAvQ kaudu.

Rakendatud välise elektrivälja intensiivsuse suurenemine põhjustab elektronide kiirenemist kiiremini positiivse suuna suunas, vastupidiselt rakendatava elektrivälja suunale.

Triivi kiiruse ja elektrivoolu suhe

Iga juht sisaldab selles juhuslikult liikuvaid vabu elektrone. Triivimiskiiruse põhjustatud elektronide liikumine ühes suunas tekitab voolu. Elektroni triivimiskiirus on tavaliselt 10 korral väga väike-1Prl. Seega kulub selle kiiruse suurusel elektronil ühe meetri pikkuse juhi läbimiseks tavaliselt 17 minutit.

Elektronide triivikiirus

elektronide triivikiirus

See tähendab, et kui lülitame sisse elektripirni, peaks see sisse lülituma 17 minuti pärast. Kuid me võime oma kodus elektripirni välgukiirusel sisse lülitada, vajutades lülitit. Seda seetõttu, et elektrivoolu kiirus ei sõltu elektroni triivikiirusest.

Elektrivool liigub valguse kiirusega. Materjalis olevate elektronide triivimiskiirusega pole seda kindlaks tehtud. Seega võib see varieeruda materjali poolest, kuid elektrivoolu kiirus määratakse alati valguse kiiruse järgi.

Praeguse tiheduse ja triivi kiiruse suhe

Voolutihedus on defineeritud kui kogu vooluhulk, mis läbib ajaühiku kohta juhi ristlõike pindala ühiku kohta. Triivkiiruse valemi järgi on vool antud

I = nAvQ

Niisiis, voolutiheduse J, kui antakse ristlõikepindala ja triivikiirus, saab arvutada järgmiselt

J = I / A = nvQ

kus v on elektronide triivimiskiirus. Voolutihedust mõõdetakse amprites ruutmeetri kohta. Seega võib valemi põhjal öelda, et juhi elektronide triivikiirus ja voolutihedus on üksteisega otseselt proportsionaalsed. Kui triivi kiirus suureneb koos elektrivälja intensiivsuse suurenemisega, suureneb ka ristlõike pindala läbiv vool.

Rtriivi kiiruse ja lõdvestusaja vahel

Juhis liiguvad elektronid gaasimolekulidena juhuslikult. Selle liikumise ajal põrkuvad nad omavahel kokku. Elektroni lõõgastumisaeg on aeg, mida elektron vajab kokkupõrke järel esialgse tasakaalu saavutamiseks. See lõõgastusaeg on otseselt proportsionaalne rakendatava välise elektrivälja tugevusega. Mida suurem on elektrivälja aeg, seda rohkem aega kulub elektronidel esialgse tasakaalu saavutamiseks pärast välja eemaldamist.

Lõdvestumisaega defineeritakse ka kui aega, mille jooksul elektron võib teiste ioonidega järjestikuste kokkupõrgete vahel vabalt liikuda.

Kui rakendatud elektriväljast tulenev jõud on eE, siis saab V anda järgmiselt

V = (eE / m) T

kus T on elektronide lõõgastusaeg.

Triivi kiiruse väljendus

Kui liikuvus On antud μ laengukandjat ja rakendatava elektrivälja tugevus E, siis Ohmi seadust triivi kiiruse osas saab väljendada järgmiselt:

V = μE

Elektrooni liikuvuse S-ühikud on mkaks/ V-s.

S.I elektrivälja ühikud on V / m.

Seega on v väärtuse S ühik m / s. See S.I seade on tuntud ka kui Axial Drift Velocity.

Seega liiguvad juhis olevad elektronid juhuslikult ka siis, kui välist elektrivälja ei rakendata. Kuid nende toodetud netokiirus tühistatakse juhuslike kokkupõrgete tõttu, seega on netovool null. Seega aitab elektrivoolu, voolutiheduse ja triivi-kiiruse suhe elektrivoolu nõuetekohaseks läbimiseks läbi autojuht . Mis on triivi vool?