Wat is Driftsnelheid?

Driftsnelheid wordt gedefinieerd als de netto snelheid van een deeltje dat willekeurige veranderingen in richting en snelheid ondergaat. Dit concept is meestal geassocieerd met vrije elektronen die zich binnen een geleider bewegen. Stel je deze vrije elektronen voor die de geleider doorkruisen met willekeurige snelheden en in willekeurige richtingen. Wanneer een elektrisch veld over de geleider wordt aangebracht, ontmoeten de willekeurig bewegende elektronen een elektrische kracht die gericht is op de richting van het veld.

Dit aangebrachte veld beperkt echter niet de willekeurige aard van de elektronbeweging. In plaats daarvan dwingt het hen om naar hoger potentieel te bewegen terwijl ze hun willekeurige beweging behouden. Als gevolg hiervan drijven de elektronen naar de kant van de geleider met hoger potentieel naast hun willekeurige bewegingen.

Dit resulteert in elke elektron die een netto snelheid krijgt naar de hoge-potentieel-kant van de geleider, wat bekend staat als de driftsnelheid van elektronen.

De resulterende elektrische stroom, als gevolg van deze elektronendrift binnen een elektrisch belaste geleider, wordt de driftstroom genoemd. Het is belangrijk op te merken dat elke elektrische stroom fundamenteel een driftstroom is.

De relatie tussen driftsnelheid en elektronmobielheid

Overweeg elk geleidend materiaal, zoals metaal, op kamertemperatuur. Het huisvest altijd enkele vrije elektronen. Meer wetenschappelijk gezien moet een substantie, als ze geleidend is, ten minste enkele vrije elektronen bevatten bij elke temperatuur boven absolute nul.

Deze vrije elektronen binnen de geleider navigeren willekeurig, botsen vaak met grotere atomen en veranderen hun bewegingsrichting.

Wanneer een constante elektrische veldkracht aan de geleider wordt toegevoegd, beginnen de elektronen naar de positieve terminal van het aangebrachte elektrische potentiaalverschil, ook wel bekend als spanning, te bewegen. Deze elektronbeweging is echter niet in een rechte lijn.

Terwijl de elektronen naar het positieve potentieel bewegen, botsen ze voortdurend met atomen en worden ze willekeurig afgebogen. Elke botsing leidt tot een verlies van een deel van hun kinetische energie, die ze door de invloed van het elektrische veld herwinnen, waardoor ze opnieuw versnellen naar het positieve potentieel.

Verdere botsingen leiden tot een vergelijkbaar verlies en vervolgens herwinnen van kinetische energie. Daarom kan een aangebracht elektrisch veld, hoewel het de willekeurige beweging van elektronen binnen een geleider niet kan stoppen, wel een netto drift van elektronen naar de positieve terminal genereren.

Met andere woorden, het aangebrachte elektrische veld zorgt ervoor dat de elektronen naar de positieve terminal drijven, waardoor ze een gemiddelde driftsnelheid krijgen. Naarmate de intensiteit van het elektrische veld toeneemt, versnellen de elektronen sneller naar het positieve potentieel na elke botsing. Hierdoor krijgen de elektronen meer gemiddelde driftsnelheid naar het positieve potentieel, of in de richting tegenovergesteld aan het aangebrachte elektrische veld.

Hierbij, als ν de driftsnelheid vertegenwoordigt en E het aangebrachte elektrische veld, kan elektronmobielheid, aangeduid met μe, worden begrepen als het verhouding van ν tot E.

Waarbij μe wordt aangeduid als elektronmobielheid.

Driftsnelheid, driftstroom en elektronmobielheid: Een animatie

De continue stroom van elektronen, veroorzaakt door driftsnelheid, leidt tot de vorming van wat bekend staat als driftstroom.

Door een duidelijk begrip en verdere exploratie kunnen de interconnectieve concepten van driftsnelheid, driftstroom en elektronmobielheid worden gewaardeerd voor hun cruciale rollen in de wereld van elektronica en fysica.

De stroom veroorzaakt door de constante stroom van elektronen als gevolg van driftsnelheid wordt driftstroom genoemd.

Bron: Electrical4u

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de elkaar waard te delen, indien er schending is contact opnemen voor verwijdering.