ما هو سرعة الانجراف؟
يُعرَف السرعة الانجراف بأنها السرعة الصافية للجسيم الذي يخضع لتغيرات عشوائية في الاتجاه والسرعة. هذا المفهوم عادة ما يكون مرتبطًا بالإلكترونات الحرة المتحركة داخل الموصل. تخيل هذه الإلكترونات الحرة وهي تنتقل عبر الموصل بسرعات واتجاهات عشوائية. عند تطبيق حقل كهربائي على الموصل، تواجه الإلكترونات التي تتحرك بشكل عشوائي قوة كهربائية متناسقة مع اتجاه الحقل.
ومع ذلك، لا يحد هذا الحقل المطبق من الطبيعة العشوائية لحركة الإلكترونات. بدلاً من ذلك، يدفعهم نحو الجهد الأعلى بينما يحتفظون بحركتهم العشوائية. وبالتالي، تنجرف الإلكترونات نحو نهاية الموصل ذات الجهد الأعلى جنبًا إلى جنب مع حركتها العشوائية.
وهذا يؤدي إلى اكتساب كل إلكترون سرعة صافية نحو نهاية الموصل ذات الجهد الأعلى، والتي تُعرف بسرعة الانجراف للإلكترونات.
التيار الكهربائي الناتج عن هذا الانجراف للإلكترونات داخل الموصل تحت تأثير المجال الكهربائي يُسمى التيار الانجرافي. من المهم ملاحظة أن كل تيار كهربائي هو في الأساس تيار انجرافي.
العلاقة بين سرعة الانجراف ومرونة الإلكترون
فكّر في أي مادة موصلة، مثل المعدن، في درجة حرارة الغرفة. دائمًا ما تحتوي على بعض الإلكترونات الحرة. وبشكل أكثر علمية، يجب أن تحتوي المادة الموصلة على الأقل على بعض الإلكترونات الحرة عند أي درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق.
تتنقل هذه الإلكترونات الحرة داخل الموصل بشكل عشوائي، وتتصادم بشكل متكرر مع الذرات الأكبر الذرات وتتغير اتجاهاتها.
عند تطبيق مجال كهربائي ثابت على الموصل، تبدأ الإلكترونات في التحرك نحو الطرف الموجب للمجال الكهربائي المطبق، والذي يعرف بشكل شائع بـ الجهد. ومع ذلك، فإن حركة الإلكترونات ليست في خط مستقيم.
مع تحرك الإلكترونات نحو الجهد الموجب، تتصادم باستمرار مع الذرات وتتناثر بشكل عشوائي. يؤدي كل تصادم إلى فقدان بعض طاقتها الحركية، والتي تستعيدونها بسبب تأثير المجال الكهربائي، مما يعيد تسريعها نحو الجهد الموجب.
تؤدي التصادمات الإضافية إلى خسارة مماثلة واستعادة لاحقة للطاقة الحركية. لذا، بينما لا يمكن للمجال الكهربائي المطبق إيقاف حركة الإلكترونات العشوائية داخل الموصل، فإنه يولد انجرافًا صافيًا للإلكترونات نحو الطرف الموجب.
بكل بساطة، يتسبب المجال الكهربائي المطبق في انجراف الإلكترونات نحو الطرف الموجب، مما يمنحها سرعة انجراف متوسطة. مع زيادة شدة المجال الكهربائي، تتسارع الإلكترونات بشكل أسرع نحو الجهد الموجب بعد كل تصادم. وبالتالي، تكتسب الإلكترونات سرعة انجراف متوسطة أكبر نحو الجهد الموجب، أو في الاتجاه المعاكس للمجال الكهربائي المطبق.
هنا، إذا كان ν يمثل سرعة الانجراف وE يرمز للمجال الكهربائي المطبق، يمكن فهم مرونة الإلكترون (μe) كنسبة ν إلى E.
حيث μe يُشار إليه بمرونة الإلكترون.
سرعة الانجراف والتيار الانجرافي ومرونة الإلكترون: الرسوم المتحركة
تدفق الإلكترونات المستمر، الذي يسببه سرعة الانجراف، يؤدي إلى تكون ما يُعرف بالتيار الانجرافي.
من خلال الفهم الواضح والاستكشاف الأعمق، يمكن تقدير المفاهيم المتصلة لسرعة الانجراف والتيار الانجرافي ومرونة الإلكترون لدورها الحرفي في عالم الإلكترونيات والفيزياء.
يُسمى التيار الناجم عن التدفق المستمر للإلكترونات بسبب سرعة الانجراف بـ التيار الانجرافي.
المصدر: Electrical4u
بيان: احترام الأصلي، مقالات جيدة تستحق النشر، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال للحذف.
