Co je driftová rychlost?
Driftová rychlost je definována jako čistá rychlost částice, která prochází náhodnými změnami směru a rychlosti. Tento koncept je obvykle spojován s volnými elektrony pohybujícími se v vodiči. Představte si, že tyto volné elektrony procházejí vodičem s libovolnou rychlostí a náhodným směrem. Když je na vodič aplikováno elektrické pole, náhodně se pohybující elektrony narazí na elektrickou sílu uspořádanou ve směru pole.
Aplikované pole však nesnižuje náhodnou povahu pohybu elektronů. Místo toho je nutí k gravitaci k vyššímu potenciálu, zatímco udržují svůj náhodný pohyb. V důsledku toho elektrony driftují k vyššímu potenciálu vodiče spolu se svým náhodným pohybem.
To způsobuje, že každý elektron získá čistou rychlost směrem k vyššímu potenciálu vodiče, což se nazývá driftová rychlost elektronů.
Následný elektrický proud, způsobený tímto driftem elektronů v elektricky stresovaném vodiči, se nazývá driftový proud. Je třeba poznamenat, že každý elektrický proud je základně driftový proud.
Vztah mezi driftovou rychlostí a mobilností elektronů
Zvažte jakýkoli vodič, jako je kov, při pokojové teplotě. Vždy obsahuje nějaké volné elektrony. Vědecky řečeno, látku, pokud je vodivá, musí obsahovat alespoň několik volných elektronů při jakékoli teplotě nad absolutní nulou.
Tyto volné elektrony v vodiči se pohybují náhodně, často kolizí s většími atomy a mění svůj směr pohybu.
Když je do vodiče zavedeno stálé elektrické pole, elektrony začínají gravitovat k kladnému terminálu aplikovaného elektrického potenciálního rozdílu, běžně známému jako napětí. Tento pohyb elektronů však není přímý.
Když se elektrony pohybují k kladnému potenciálu, neustále kolizí s atomy a náhodně se odražou. Každá kolize způsobí ztrátu některé kinetické energie, kterou elektrony získají zpět pod vlivem elektrického pole, opět je akcelerují směrem k kladnému potenciálu.
Další kolize vedou k podobné ztrátě a následnému získání kinetické energie. Proto, i když aplikované elektrické pole nemůže zastavit náhodný pohyb elektronů v vodiči, generuje čistý drift elektronů k kladnému terminálu.
Jednoduše řečeno, aplikované elektrické pole způsobí, že elektrony driftují k kladnému terminálu, což jim dává průměrnou driftovou rychlost. S rostoucí intenzitou elektrického pole se elektrony po každé kolizi akcelerují rychleji k kladnému potenciálu. V důsledku toho elektrony získají větší průměrnou driftovou rychlost směrem k kladnému potenciálu, nebo směrem opačným k aplikovanému elektrickému poli.
Zde, pokud ν reprezentuje driftovou rychlost a E symbolizuje aplikované elektrické pole, mobilnost elektronů, označovaná μe, lze chápat jako poměr ν k E.
Kde μe se označuje jako mobilnost elektronů.
Driftová rychlost, driftový proud a mobilnost elektronů: Animace
Trvalý tok elektronů způsobený driftovou rychlostí vede k vytvoření toho, co se nazývá driftový proud.
Díky jasnému porozumění a dalšímu zkoumání lze ocenit vzájemně propojené koncepty driftové rychlosti, driftového proudu a mobilnosti elektronů za jejich klíčové role v oblasti elektroniky a fyziky.
Proud způsobený stálým tokem elektronů způsobeným driftovou rychlostí se nazývá driftový proud.
Zdroj: Electrical4u
Poznámka: Respektujte původ, dobaře napsané články jsou hodné zdieľania, ak dojde k porušeniu autorských práv, prosím, kontaktujte nás na jejich odstránenie.
