Hvert materiale består av atomer som igjen er sammensatt av negativt ladede elektroner. Disse negativt ladede elektronene beveger seg i tilfeldige retninger i atomet. Denne bevegelsen av elektroner genererer elektrisitet . Men på grunn av deres tilfeldige bevegelse blir gjennomsnittshastigheten til elektroner i et materiale null. Det ble observert at når en potensiell forskjell påføres på endene av et materiale, får elektroner som er tilstede i materialet en viss hastighet som forårsaker en liten nettostrøm i en retning. Denne hastigheten som får elektronene til å bevege seg i en bestemt retning er kjent som drivhastighet.
Hva er en drifthastighet?
Gjennomsnittlig hastighet oppnådd av tilfeldige elektroner i bevegelse når det eksterne elektriske feltet påføres, noe som får elektronene til å bevege seg mot en retning kalles drivhastighet.
Hvert ledermateriale inneholder frie, tilfeldig bevegelige elektroner ved en temperatur over absolutt null. Når det eksterne elektriske feltet påføres rundt materialet, oppnår elektronene hastighet og har en tendens til å bevege seg mot den positive retningen, og elektronens nettohastighet vil være i en retning. Elektronet vil bevege seg i retning av det påførte elektriske feltet. Her gir ikke elektron opp sin tilfeldighet i bevegelse, men skifter mot høyere potensial med deres tilfeldige bevegelse.
Strømmen som produseres av denne elektronbevegelsen mot det høyere potensialet kalles drivstrømmen. Dermed kan man si at hver strøm som produseres i et ledermateriale er en drivstrøm.
Drift Velocity Derivasjon
Å utlede uttrykk for drivhastighet , dens forhold til mobiliteten til elektroner og effekten av påført eksternt elektrisk felt må være kjent. Mobilitet til et elektron er definert som Drift Velocity for et enhets elektrisk felt. Det elektriske feltet er proporsjonalt med strømmen. Dermed Ohms lov kan skrives som
F = -μE .—— (1)
hvor μ er elektronens mobilitet målt som mto/ V.sec
E er det elektriske feltet målt som V / m
vi vet at F = ma, erstatning i (1)
a = F / m = -μE / m ———- (2)
slutthastighet u = v + ved
Her v = 0, t = T, som er avslapningstiden til elektron
Derfor er u = aT, erstatning i (2)
∴ u = - (μE / m) T
Her er u drivhastigheten, målt som m / s.
Dette gir det endelige uttrykket. De JA enhet for drivhastighet er m / s eller mto/(V.s) og V / m
Drift Velocity Formula
Denne formelen brukes til å finne drivhastighet av elektroner i en strømførende leder. Når elektroner med tetthet n og ladning Q får en strøm ‘I’ til å strømme gjennom en leder med tverrsnittsareal A, kan drivhastighet v beregnes gjennom formelen I = nAvQ.
En økning i den påførte eksterne elektriske feltintensiteten får elektronene til å akselerere raskere mot en positiv retning, motsatt retning av det påførte elektriske feltet.
Forholdet mellom drivhastighet og elektrisk strøm
Hver leder inneholder tilfeldige bevegelige elektroner i den. Bevegelse av elektroner i en retning forårsaket av drifthastigheten genererer en strøm. Drifthastigheten til et elektron er veldig liten, vanligvis når det gjelder 10-1m / s. Med denne hastigheten vil det således ta et elektron vanligvis 17 minutter å passere gjennom en leder med en lengde på en meter.
drivhastighet-av-elektroner
Det betyr at hvis vi slår på en elektrisk pære, skal den slå på etter 17 minutter. Men vi kan slå på den elektriske pæren i hjemmet i lynets hastighet med et enkelt trykk. Dette er fordi hastigheten til den elektriske strømmen ikke avhenger av elektronens drivhastighet.
Elektrisk strøm beveger seg med en lyshastighet. Det er ikke fastslått med drivhastigheten til elektronene i materialet. Dermed kan det variere i materiale, men hastigheten på elektrisk strøm fastsettes alltid på lysets hastighet.
Forholdet mellom nåværende tetthet og drivhastighet
Strømtetthet er definert som den totale mengden strøm som går per tidsenhet gjennom per enhet tverrsnittsareal av lederen. Fra formelen for drivhastighet er strømmen gitt som
Jeg = nAvQ
så kan strømtettheten J når tverrsnittsareal og drivhastighet er gitt beregnes som
J = I / A = nvQ
hvor v er drivhastigheten til elektronene. Strømtetthet måles som ampere per kvadratmeter. Fra formelen kan det således sies at drivhastigheten til elektronene til en leder og dens strømtetthet er direkte proporsjonal med hverandre. Når drivhastigheten øker med økningen i det elektriske feltintensiteten, øker også strømmen som strømmer gjennom per tverrsnittsareal.
Roppstemthet mellom drivhastighet og avslapningstid
I en leder beveger elektronene seg tilfeldig som gassmolekyler. I løpet av denne bevegelsen kolliderer de med hverandre. Avspenningstiden til elektronet er tiden som elektronet krever for å gå tilbake til sin opprinnelige likevektsverdi etter kollisjonen. Denne avslapningstiden er direkte proporsjonal med den anvendte eksterne elektriske feltstyrken. Større tid for elektrisk felt, mer tid som elektronene trenger for å komme til utgangsvekt etter at feltet er fjernet.
Avspenningstid er også definert som tiden elektronen kan bevege seg fritt mellom påfølgende kollisjoner med andre ioner.
Når kraften på grunn av det påførte elektriske feltet er eE, kan V gis som
V = (eE / m) T
hvor T er avspenningstiden til elektronene.
Drift Velocity Expression
Når mobilitet μ av ladebærerne og styrken til det påførte elektriske feltet E er gitt, så kan Ohms lov når det gjelder driftshastighet uttrykkes som
V = μE
S.I-enhetene for elektronens mobilitet er mto/ V-s.
S.I-enheter av elektrisk felt E er V / m.
Dermed er S.I-enheten for v m / s. Denne S.I-enheten er også kjent som Axial Drift Velocity.
Dermed beveger elektroner som er tilstede i lederen tilfeldig, selv når ingen eksterne elektriske felt påføres. Men nettohastigheten produsert av dem blir kansellert på grunn av tilfeldige kollisjoner, så nettostrømmen vil være null. Dermed hjelper forholdet mellom elektrisk strøm, strømtetthet og drivhastighet i riktig strøm av elektrisk strøm gjennom sjåfør . Hva er en drivstrøm?
