O que é Velocidade de Deriva?
A velocidade de deriva é definida como a velocidade líquida de uma partícula que sofre mudanças aleatórias de direção e velocidade. Este conceito está tipicamente associado aos elétrons livres se movendo dentro de um condutor. Imagine esses elétrons livres percorrendo o condutor com velocidades arbitrárias e em direções aleatórias. Quando um campo elétrico é aplicado ao condutor, os elétrons que se movem de maneira desordenada encontram uma força elétrica alinhada com a direção do campo.
No entanto, esse campo aplicado não restringe a natureza aleatória do movimento dos elétrons. Em vez disso, os força a se moverem em direção a um potencial mais alto, mantendo seu movimento aleatório. Consequentemente, os elétrons se movem em direção à extremidade de maior potencial do condutor, juntamente com seus movimentos aleatórios.
Isso resulta em cada elétron adquirindo uma velocidade líquida em direção à extremidade de maior potencial do condutor, conhecida como velocidade de deriva dos elétrons.
A corrente elétrica resultante, devido a esta deriva de elétrons dentro de um condutor sob tensão elétrica, é chamada de corrente de deriva. Vale a pena notar que toda corrente elétrica é fundamentalmente uma corrente de deriva.
Relação entre Velocidade de Deriva e Mobilidade de Elétrons
Considere qualquer material condutivo, como um metal, à temperatura ambiente. Ele sempre abriga alguns elétrons livres. Mais cientificamente, uma substância, se condutiva, deve conter pelo menos alguns elétrons livres em qualquer temperatura acima do zero absoluto.
Esses elétrons livres dentro do condutor navegam aleatoriamente, frequentemente colidindo com átomos maiores e alterando sua direção de movimento.
Quando um campo elétrico constante é introduzido no condutor, os elétrons começam a se mover em direção ao terminal positivo da diferença de potencial elétrico aplicada, comumente conhecida como voltagem. No entanto, este movimento dos elétrons não é em linha reta.
À medida que os elétrons se movem em direção ao potencial positivo, eles continuamente colidem com átomos e desviam aleatoriamente. Cada colisão resulta na perda de parte de sua energia cinética, que eles recuperam devido à influência do campo elétrico, reacelerando-os em direção ao potencial positivo.
Colisões adicionais levam a uma perda semelhante e subsequente recuperação de energia cinética. Portanto, embora um campo elétrico aplicado não possa parar o movimento aleatório dos elétrons dentro de um condutor, ele gera uma deriva líquida de elétrons em direção ao terminal positivo.
Em termos mais simples, o campo elétrico aplicado faz com que os elétrons se movam em direção ao terminal positivo, dando-lhes uma velocidade de deriva média. À medida que a intensidade do campo elétrico aumenta, os elétrons aceleram mais rapidamente em direção ao potencial positivo após cada colisão. Consequentemente, os elétrons ganham mais velocidade de deriva média em direção ao potencial positivo, ou na direção oposta ao campo elétrico aplicado.
Aqui, se ν representa a velocidade de deriva e E simboliza o campo elétrico aplicado, a mobilidade de elétrons, denotada por μe, pode ser entendida como a razão de ν para E.
Onde μe é referido como mobilidade de elétrons.
Velocidade de Deriva, Corrente de Deriva e Mobilidade de Elétrons: Uma Animação
O fluxo contínuo de elétrons, causado pela velocidade de deriva, leva à formação do que é conhecido como corrente de deriva.
Através de uma compreensão clara e exploração adicional, os conceitos interconectados de velocidade de deriva, corrente de deriva e mobilidade de elétrons podem ser apreciados por seus papéis críticos no mundo da eletrônica e da física.
A corrente causada pelo fluxo constante de elétrons devido à velocidade de deriva é chamada de corrente de deriva.
Fonte: Electrical4u
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