Ang bawat materyal ay binubuo ng mga atomo na binubuo naman ng mga negatibong singil na electron. Ang mga negatibong sisingilin na mga elektron ay lumilipat sa mga random na direksyon sa loob ng atom. Ang paggalaw ng mga electron na ito ay bumubuo kuryente . Ngunit dahil sa kanilang random na paggalaw, ang average na bilis ng mga electron sa isang materyal ay nagiging zero. Napansin na kapag ang isang potensyal na pagkakaiba ay inilalapat sa mga dulo ng isang materyal, ang mga electron na naroroon sa materyal ay nakakakuha ng isang tiyak na halaga ng tulin na nagdudulot ng isang maliit na daloy ng net sa isang direksyon. Ang bilis na ito na sanhi ng paggalaw ng mga electron sa isang tiyak na direksyon ay kilala bilang Drift Velocity.
Ano ang isang Drift Velocity?
Ang average na tulin na nakamit ng mga random na gumagalaw na electron kapag ang panlabas na electric field ay inilalapat, na kung saan ay sanhi ng mga electron upang ilipat patungo sa isang direksyon ay tinatawag na Drift Velocity.
Ang bawat materyal na conductor ay naglalaman ng libre, random na paglipat ng mga electron sa isang temperatura sa itaas ng absolute zero. Kapag ang panlabas na patlang ng kuryente ay inilalapat sa paligid ng materyal ang mga electron ay nakakamit ang bilis at may posibilidad na lumipat patungo sa positibong direksyon, at ang bilis ng net ng mga electron ay nasa isang direksyon. Ang electron ay lilipat sa direksyon ng inilapat na electric field. Dito hindi binibigyan ng electron ang pagiging random na paggalaw nito ngunit lumilipat patungo sa mas mataas na potensyal sa kanilang random na paggalaw.
Ang kasalukuyang ginawa ng paggalaw na ito ng mga electron patungo sa mas mataas na potensyal ay tinatawag na Drift Current. Kaya, masasabi ng isa na ang bawat kasalukuyang ginawa sa isang konduktor na materyal ay isang Drift Current.
Drift Velocity Paggaling
Upang makuha ang expression para sa drift-velocity , ang kaugnayan nito sa kadaliang kumilos ng mga electron at ang epekto ng inilapat na panlabas na electric field ay kailangang kilalanin. Ang kadaliang kumilos ng isang electron ay tinukoy bilang ito Drift Velocity para sa isang yunit ng electric field. Ang patlang ng kuryente ay proporsyonal sa kasalukuyang. Kaya, ang Batas ni Ohm maaaring isulat bilang
F = -μE .—— (1)
kung saan ang μ ay ang kadaliang kumilos ng electron na sinusukat bilang mdalawa/ V.sec
Ang E ay ang patlang ng kuryente na sinusukat bilang V / m
alam natin na F = ma, kapalit ng (1)
a = F / m = -μE / m ———- (2)
pangwakas na tulin u = v + at
Dito v = 0, t = T, na kung saan ay ang oras ng pagpapahinga ng electron
Samakatuwid u = aT, kapalit ng (2)
∴ u = - (μE / m) T
Narito, ikaw ay ang bilis ng Drift, sinusukat bilang m / s.
Ibinibigay nito ang pangwakas na pagpapahayag. Ang Oo yunit ng naaanod na tulin ay m / s o mdalawa/(V.s) & V / m
Formula ng Drift Velocity
Ginagamit ang formula na ito upang hanapin ang naaanod na tulin ng mga electron sa isang kasalukuyang nagdadala ng konduktor. Kapag ang mga electron na may density n at singil ng Q ay nagdudulot ng kasalukuyang 'I' na dumaloy sa pamamagitan ng isang konduktor ng cross-sectional area A, ang bilis ng drift v ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng pormula I = nAvQ.
Ang isang pagtaas sa inilapat na panlabas na lakas ng patlang ng kuryente ay nagiging sanhi ng mga electron upang mas mabilis na mapabilis patungo sa isang positibong direksyon, kabaligtaran sa direksyon ng inilapat na electric field.
Ang ugnayan sa pagitan ng Drift Velocity at Electric Current
Ang bawat conductor ay naglalaman ng random na paglipat ng mga libreng electron dito. Ang paggalaw ng mga electron sa isang direksyon na sanhi ng bilis ng Drift ay bumubuo ng isang kasalukuyang. Ang bilis ng drift ng isang electron ay napakaliit kadalasan sa mga tuntunin ng 10-1MS. Kaya, sa halagang ito ng bilis, kukuha ng isang electron na karaniwang 17 minuto upang makapasa sa isang conductor na haba ng isang metro.
drift-velocity-of-electron
Nangangahulugan iyon kung lumipat tayo sa isang bombilya na dapat itong i-on pagkatapos ng 17 minuto. Ngunit maaari nating buksan ang bombilya ng kuryente sa aming tahanan sa bilis ng kidlat na may isang flick ng isang switch. Ito ay dahil ang bilis ng kasalukuyang kuryente ay hindi nakasalalay sa naaanod na tulin ng electron.
Gumagalaw ang kasalukuyang kuryente na may bilis ng ilaw. Hindi ito itinatag sa bilis ng drift ng mga electron sa materyal. Kaya, maaari itong mag-iba sa materyal ngunit ang bilis ng kasalukuyang kuryente ay laging naitatag sa bilis ng ilaw.
Ang Kaugnayan sa pagitan ng Kasalukuyang Density at Drift Velocity
Ang kasalukuyang density ay tinukoy bilang ang kabuuang halaga ng kasalukuyang pagpasa sa bawat yunit ng oras sa bawat yunit na cross-sectional area ng conductor. Mula sa pormula ng bilis ng drift, ang kasalukuyang ay ibinibigay bilang
Ako = nAvQ
kaya, ang kasalukuyang density J kapag ang cross-sectional area at drift velocity ay ibinibigay ay maaaring makalkula bilang
J = I / A = nvQ
kung saan ang v ay ang bilis ng drift ng mga electron. Ang kasalukuyang density ay sinusukat bilang Amperes bawat square meter. Kaya, mula sa pormula, masasabing ang bilis ng Drift ng mga electron ng isang conductor at ang kasalukuyang density ay direktang proporsyonal sa bawat isa. Tulad ng pagtaas ng bilis ng Drift na may pagtaas ng lakas ng kuryente, ang kasalukuyang dumadaloy sa bawat cross-sectional na lugar ay tumataas din.
Ang Rtuwa sa pagitan ng Drift Velocity at Relaxation Time
Sa isang konduktor, ang mga electron ay gumagalaw nang random bilang mga molekulang gas. Sa paggalaw na ito, nagkabanggaan sila. Ang oras ng pagpapahinga ng electron ay ang oras na kinakailangan ng elektron upang bumalik sa paunang halagang balanse pagkaraan ng banggaan. Ang oras ng pagpapahinga na ito ay direktang proporsyonal sa inilapat na panlabas na lakas ng electric field. Mas malaki ang oras ng elektrikal na patlang, mas maraming oras na kinakailangan ng mga electron upang makarating sa paunang balanse pagkatapos na alisin ang patlang.
Ang oras ng pagpapahinga ay tinukoy din bilang oras kung saan ang elektron ay maaaring malayang makagalaw sa pagitan ng sunud-sunod na banggaan sa iba pang mga ions.
Kapag ang puwersa dahil sa inilapat na electric field ay eE, pagkatapos ay maaaring ibigay ang V bilang
V = (eE / m) T
kung saan ang T ay ang oras ng pagpapahinga ng mga electron.
Drift Velocity Expression
Kapag ang kadaliang kumilos μ ng mga carrier ng singil at ang lakas ng inilapat na electric field E ay ibinibigay, kung gayon ang batas ng Ohm sa mga tuntunin ng bilis ng drift ay maaaring ipahayag bilang
V = μE
Ang mga yunit ng S.I para sa kadaliang mapakilos ng electron ay mdalawa/ V-s.
Ang mga yunit ng electric field E ay V / m.
Sa gayon ang S.I unit para sa v ay m / s. Ang yunit ng S.I ay kilala rin bilang ang Axial Drift Velocity.
Kaya, ang mga Elektron na naroroon sa conductor ay gumagalaw nang random kahit na walang panlabas na electric field na inilalapat. Ngunit ang net speed na ginawa ng mga ito ay nakansela dahil sa mga random na banggaan kaya, ang kasalukuyang net ay magiging zero. Kaya, ang ugnayan sa pagitan ng kasalukuyang kuryente, kasalukuyang density at naaanod na tulin ay tumutulong sa wastong daloy ng kasalukuyang kuryente sa pamamagitan ng driver . Ano ang isang kasalukuyang Drift?
