Que é a velocidade de deriva?

A velocidade de deriva define-se como a velocidade neta dunha partícula que sufre cambios aleatorios na súa dirección e velocidade. Este concepto asóciase tipicamente co movemento dos eléctrons libres dentro dun conductor. Imaxina estes eléctrons libres atravesando o conductor con velocidades arbitrarias e en direccións aleatorias. Cando se aplica un campo eléctrico ao conductor, os eléctrons que se movían de maneira caótica experimentan unha forza eléctrica alineada coa dirección do campo.

Este campo aplicado, no obstante, non limita a natureza aleatoria do movemento dos eléctrons. En vez diso, obrigaos a moverse cara a un potencial máis alto mentres retéñen o seu movemento aleatorio. Como consecuencia, os eléctrons tenden cara ao extremo do conductor de maior potencial xunto co seu movemento aleatorio.

Isto resulta en que cada electrón adquira unha velocidade neta cara ao extremo de maior potencial do conductor, coñecida como a velocidade de deriva dos eléctrons.

A corrente eléctrica subsecuente, debido a esta deriva de eléctrons dentro dun conductor sometido a un campo eléctrico, denomínase corrente de deriva. É digno de mencionar que toda corrente eléctrica é fundamentalmente unha corrente de deriva.

A relación entre a velocidade de deriva e a mobilidade dos eléctrons

Considera calquera material condutor, como o metal, á temperatura ambiente. Sempre contén algúns eléctrons libres. De xeito máis científico, unha substancia, se é conductora, debe conter polo menos algunhas partículas libres a calquera temperatura superior ao cero absoluto.

Estes eléctrons libres dentro do conductor navegan de maneira aleatoria, colisionando frecuentemente con átomos maiores e alterando a súa dirección de movemento.

Cando se introduce un campo eléctrico estable ao conductor, os eléctrons comezan a moverse cara ao terminal positivo da diferenza de potencial eléctrico aplicada, comúnmente coñecida como voltaxe. Este movemento dos eléctrons, no entanto, non é nunha liña recta.

Ao moverse cara ao potencial positivo, os eléctrons colisionan continuamente con átomos e desvíanse de maneira aleatoria. Cada colisión resulta nunha perda de parte da súa enerxía cinética, que recuperan grazas á influencia do campo eléctrico, reacelerándoos cara ao potencial positivo.

As colisións posteriores levam a unha perda semellante e a unha recuperación subsecuente da enerxía cinética. Polo tanto, aínda que un campo eléctrico aplicado non pode detener o movemento aleatorio dos eléctrons dentro dun conductor, sí xera unha deriva neta de eléctrons cara ao terminal positivo.

En termos máis simples, o campo eléctrico aplicado fai que os eléctrons teñan unha deriva cara ao terminal positivo, dándolle unha velocidade de deriva media. A medida que a intensidade do campo eléctrico aumenta, os eléctrons aceleran máis rapidamente cara ao potencial positivo despois de cada colisión. Como consecuencia, os eléctrons gañan unha maior velocidade de deriva media cara ao potencial positivo, ou na dirección oposta ao campo eléctrico aplicado.

Aquí, se ν representa a velocidade de deriva e E simboliza o campo eléctrico aplicado, a mobilidade dos eléctrons, denotada por μe, pode entenderse como a razón de ν a E.

Onde μe refírese á mobilidade dos eléctrons.

Velocidade de deriva, corrente de deriva e mobilidade dos eléctrons: Unha animación

O fluxo persistente de eléctrons, causado pola velocidade de deriva, leva á formación do que se coñece como corrente de deriva.

A través dunha comprensión clara e dunha exploración adicional, os conceptos interconectados de velocidade de deriva, corrente de deriva e mobilidade dos eléctrons poden ser apreciados polos seus papeis críticos no mundo da electrónica e da física.

A corrente causada polo fluxo constante de eléctrons debido á velocidade de deriva chámase corrente de deriva.

Fonte: Electrical4u

Declaración: Respetar o original, bons artigos mérito de ser compartidos, se hai infracción por favor contacte para eliminar.