Què és la velocitat de deriva?
La velocitat de deriva es defineix com la velocitat neta d'una partícula que experimenta canvis aleatoris en direcció i velocitat. Aquest concepte es lliga típicament als electrons lliures que es mouen dins un conductor. Imagineu aquests electrons lliures travessant el conductor amb velocitats arbitràries i en direccions aleatòries. Quan s'aplica un camp elèctric al conductor, els electrons que es mouen de manera capriciosa enfronten una força elèctrica alineada amb la direcció del camp.
No obstant això, aquest camp aplicat no restringeix la naturalesa aleatòria del moviment dels electrons. En lloc d'això, els obliga a tendir cap a un potencial més alt mentre mantenen el seu moviment aleatori. Com a conseqüència, els electrons deriven cap a l'extrem del conductor amb un potencial més alt, juntament amb els seus moviments aleatoris.
Això resulta en que cada electró adquireixi una velocitat neta cap a l'extrem del conductor amb un potencial més alt, coneguda com la velocitat de deriva dels electrons.
La corrent elèctrica resultant, deguda a aquesta deriva d'electrons dins un conductor sotmès a un camp elèctric, es denomina corrent de deriva. Cal destacar que tota corrent elèctrica és fonamentalment una corrent de deriva.
Relació entre la velocitat de deriva i la mobilitat dels electrons
Considerem qualsevol material conductor, com el metall, a temperatura ambient. Sempre conté alguns electrons lliures. De manera més científica, si un substància és conductora, ha de contenir almenys uns quants electrons lliures a qualsevol temperatura per sobre del zero absolut.
Aquests electrons lliures dins del conductor naveguen de manera aleatòria, col·lisionant sovint amb àtoms més grans i alterant la seva direcció de moviment.
Quan s'introdueix un camp elèctric estacionari al conductor, els electrons comencen a gravitar cap al terminal positiu de la diferència de potencial elèctric aplicada, conegut com a voltatge. No obstant això, aquest moviment dels electrons no és en línia recta.
Mentrestant que els electrons es mouen cap al potencial positiu, col·lisionen continuament amb àtoms i es desvíen de manera aleatòria. Cada col·lisió resulta en una pèrdua d'alguna de la seva energia cinètica, que recuperen gràcies a l'influència del camp elèctric, reaccelerant-los cap al potencial positiu.
Les col·lisions addicionals porten a una pèrdua similar i posterior recuperació de l'energia cinètica. Per tant, encara que un camp elèctric aplicat no pugui aturar el moviment aleatori dels electrons dins d'un conductor, sí que genera una deriva neta d'electrons cap al terminal positiu.
En termes més simples, el camp elèctric aplicat fa que els electrons deriven cap al terminal positiu, donant-los una velocitat mitjana de deriva. Com l'intensitat del camp elèctric augmenta, els electrons s'acceleren més ràpidament cap al potencial positiu després de cada col·lisió. Com a conseqüència, els electrons guanyen més velocitat mitjana de deriva cap al potencial positiu, o en la direcció contrària al camp elèctric aplicat.
Aquí, si ν representa la velocitat de deriva i E simbolitza el camp elèctric aplicat, la mobilitat dels electrons, denotada per μe, es pot entendre com la raó entre ν i E.
On μe es refereix a la mobilitat dels electrons.
Velocitat de deriva, corrent de deriva i mobilitat dels electrons: Una animació
El flux persistent d'electrons, causat per la velocitat de deriva, porta a la formació de la que es coneix com a corrent de deriva.
Gràcies a una comprensió clara i a una exploració més a fons, es poden apreciar els conceptes interconnectats de la velocitat de deriva, la corrent de deriva i la mobilitat dels electrons pel seu paper crític en el món de l'electrònica i la física.
La corrent causada pel flux constant d'electrons degut a la velocitat de deriva es diu corrent de deriva.
Font: Electrical4u
Declaració: Respecteu l'original, els bons articles mériten ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
