Kas ir plūsmas ātrums?
Driftācijas ātrumu definē kā daudzuma neto ātrumu, kas piedzīvo nejaušus virzienus un ātrumu. Šis jēdziens parasti saistīts ar brīvajiem elektroniem, kuri pārvietojas vedējā. Iedomājieties šos brīvos elektronus, kas pārvietojas vedējā ar nejaušiem ātrumiem un virzieniem. Kad uz vedēju tiek piemērots elektriskais lauks, nejauši kustīgie elektroni sastopas ar elektrisko spēku, kas orientēts pa lauka virzieniem.
Tomēr piemērotais lauks neatņem elektronu kustības nejaušo raksturu. Tā vietā tos piespiež vērsties pretim augstākai potenciālei, saglabājot to nejaušo kustību. Tādējādi elektronu driftācija notiek uz augstākās potenciālās puses vedēja, līdz ar to saglabājot to nejaušo kustību.
Tā rezultātā katrs elektrons iegūst neto ātrumu uz vedēja augstākās potenciālās puses, ko sauc par elektronu driftācijas ātrumu.
Izveidotās elektriskā strāva, kas izriet no šīs elektronu driftācijas elektromagnētiski apspiestā vedējā, tiek saukta par driftācijas strāvu. Jāatzīmē, ka jebkura elektriskā strāva ir būtībā driftācijas strāva.
Driftācijas ātruma un elektronu mobilitātes attiecība
Apdomājiet jebkuru vedējo materiālu, piemēram, metālu, telpas temperatūrā. Tas vienmēr satur dažus brīvos elektronus. Zinātniskāk sakot, ja substances ir vedējas, tās jāsatur vismaz dažiem brīviem elektroniem jebkurā temperatūrā, kas ir augstāka par absolūto nulles punktu.
Šie brīvie elektroni vedējā navigē nejauši, bieži saskaroties ar lielākiem atomiem un mainot savu kustības virzienus.
Kad vedējam tiek piemērota pastāvīga elektriskā lauka spēka, elektroni sāk pievilkties pozitīvajam terminālam piemērotā elektriskā potenciāla atšķirībai, ko parasti sauc par spriegumu. Tomēr šī elektronu kustība nav taisna līnija.
Kā elektroni kustās uz pozitīvo potenciālu, tie nepārtraukti saskaroties ar atomiem un deflecē nejauši. Katra saskare rezultē daļēju kinētisko enerģijas zaudējumu, ko tie atgūst dēļ elektriskā lauka ietekmes, atkal paātrinoties uz pozitīvo potenciālu.
Papildus saskariem rada līdzīgu zaudējumu un sekvenču kinētiskās enerģijas atgūšanu. Tādējādi, lai gan piemērots elektriskais lauks nevar apturēt elektronu nejaušo kustību vedējā, tas veido neto elektronu driftāciju uz pozitīvo terminālu.
Simplākās termiņos, piemērotais elektriskais lauks izraisa elektronu driftāciju uz pozitīvo terminālu, dodot tiem vidējo driftācijas ātrumu. Kā tikai elektriskā lauka intensitāte palielinās, elektroni paātrinās ātrāk uz pozitīvo potenciālu pēc katra saskara. Tādējādi elektroni iegūst lielāku vidējo driftācijas ātrumu uz pozitīvo potenciālu vai pretēji piemērotajam elektriskajam laukam.
Šeit, ja ν pārstāv driftācijas ātrumu un E simbolizē piemēroto elektriskā lauka, elektronu mobilitāti, kas apzīmēta ar μe, var saprast kā attiecību starp ν un E.
Kur μe tiek saukts par elektronu mobilitāti.
Driftācijas ātrums, driftācijas strāva un elektronu mobilitāte: Animācija
Elektronu nemainīga plūsma, kas izriet no driftācijas ātruma, radīs to, ko sauc par driftācijas strāvu.
Pārdomājot un turpmāk izpētot, var novērtēt driftācijas ātruma, driftācijas strāvas un elektronu mobilitātes saistītos jēdzienus par to kritiskajām lomām elektronikas un fizikas pasaulē.
Strāva, kas izriet no elektronu nemainīgas plūsmas dēļ driftācijas ātruma, tiek saukta par driftācijas strāvu.
Avots: Electrical4u
Paziņojums: Ciena originālo, labi rakstītas raksti vērts koplietot, ja ir pārkāpums, lūdzu, sazinieties, lai dzēst.
