Svaki se materijal sastoji od atoma koji su pak sastavljeni od negativno nabijenih elektrona. Ti se negativno nabijeni elektroni kreću u atomu u slučajnim smjerovima. Ovo kretanje elektrona generira struja . Ali zbog njihovog slučajnog kretanja, prosječna brzina elektrona u materijalu postaje nula. Primijećeno je da kada se razlika potencijala primijeni na krajeve materijala, elektroni prisutni u materijalu stječu određenu brzinu što uzrokuje mali neto protok u jednom smjeru. Ova brzina zbog koje se elektroni kreću u određenom smjeru poznata je kao brzina zanošenja.
Što je brzina zanošenja?
Prosječna brzina postignuta slučajnim pokretnim elektronima kada se primijeni vanjsko električno polje, zbog čega se elektroni pomiču prema jednom smjeru, naziva se brzina zanošenja.
Svaki materijal vodiča sadrži slobodne, nasumično pomične elektrone na temperaturi iznad apsolutne nule. Kada se vanjsko električno polje primijeni oko materijala, elektroni postižu brzinu i teže se kretanju prema pozitivnom smjeru, a neto brzina elektrona bit će u jednom smjeru. Elektron će se kretati u smjeru primijenjenog električnog polja. Ovdje se elektron ne odriče svoje slučajnosti kretanja već se njihovim slučajnim kretanjem pomiče prema većem potencijalu.
Struja koja nastaje tim kretanjem elektrona prema većem potencijalu naziva se Drift Current (Struja zanošenja). Dakle, može se reći da je svaka struja proizvedena u materijalu vodiča zanosna struja.
Brzina zanošenja Izvođenje
Izvesti izraz za nanos-brzinu , mora biti poznat njegov odnos s pokretljivošću elektrona i učinkom primijenjenog vanjskog električnog polja. Pokretljivost elektrona definira se kao brzina zanošenja za jedinicu električnog polja. Električno polje proporcionalno je struji. Tako je Ohmov zakon može se zapisati kao
F = -μE .—— (1)
gdje je μ pokretljivost elektrona mjerena kao mdva/ V.sec
E je električno polje izmjereno kao V / m
znamo da je F = ma, zamjena u (1)
a = F / m = -μE / m ———- (2)
konačna brzina u = v + at
Ovdje je v = 0, t = T, što je vrijeme relaksacije elektrona
Stoga je u = aT, zamjena u (2)
∴ u = - (μE / m) T
Ovdje je u brzina zanošenja, mjerena kao m / s.
To daje konačni izraz. The DA jedinica brzine zanošenja je m / s ili mdva/(V.s) & V / m
Formula brzine zanošenja
Ova se formula koristi za pronalaženje brzina zanošenja elektrona u vodiču koji nosi struju. Kada elektroni s gustoćom n i nabojem Q uzrokuju strujanje struje 'I' kroz vodič poprečnog presjeka A, brzina zanošenja v može se izračunati pomoću formule I = nAvQ.
Povećanje primijenjenog intenziteta vanjskog električnog polja dovodi do bržeg ubrzanja elektrona prema pozitivnom smjeru, suprotnom od smjera primijenjenog električnog polja.
Odnos brzine zanošenja i električne struje
Svaki vodič sadrži slučajno pomične slobodne elektrone. Kretanje elektrona u jednom smjeru uzrokovano Drift brzinom stvara struju. Brzina zanošenja elektrona vrlo je mala, obično u smislu 10-1m / s. Dakle, s ovom količinom brzine, proći će elektronu obično 17 minuta da prođe kroz vodič duljine jedan metar.
drift-brzina-elektrona
To znači da ako uključimo električnu žarulju, trebala bi se uključiti nakon 17 minuta. Ali električnu žarulju u svom domu možemo uključiti munjevitom brzinom pritiskom na prekidač. To je zato što brzina električne struje ne ovisi o zanosnoj brzini elektrona.
Električna struja kreće se brzinom svjetlosti. Nije utvrđeno s brzinom zanošenja elektrona u materijalu. Dakle, može se razlikovati u materijalu, ali brzina električne struje uvijek se utvrđuje na brzini svjetlosti.
Odnos između trenutne gustoće i brzine zanošenja
Gustoća struje definirana je kao ukupna količina struje koja prolazi u jedinici vremena kroz jedinicu površine poprečnog presjeka vodiča. Iz formule brzine zanošenja daje se struja kao
I = nAvQ
tako da se gustoća struje J kad su zadani površina presjeka i brzina zanošenja može izračunati kao
J = I / A = nvQ
gdje je v brzina zanošenja elektrona. Gustoća struje mjeri se kao Amperi po kvadratnom metru. Prema tome, iz formule se može reći da su Drift brzina elektrona vodiča i njegova gustoća struje izravno proporcionalni jedni drugima. Kako se Drift-brzina povećava s povećanjem intenziteta električnog polja, povećava se i struja koja prolazi kroz površinu presjeka.
Rodnos između brzine zanošenja i vremena opuštanja
U vodiču se elektroni slučajno kreću kao molekule plina. Tijekom ovog pokreta sudaraju se međusobno. Vrijeme relaksacije elektrona je vrijeme potrebno elektronu da se nakon sudara vrati na početnu vrijednost ravnoteže. Vrijeme opuštanja izravno je proporcionalno primijenjenoj jačini vanjskog električnog polja. Što je vrijeme električnog polja veće, to je više vremena potrebno elektronima da dođu u početnu ravnotežu nakon uklanjanja polja.
Vrijeme relaksacije definirano je i kao vrijeme za koje se elektron može slobodno kretati između uzastopnih sudara s drugim ionima.
Kada je sila uslijed primijenjenog električnog polja eE, tada se V može dati kao
V = (eE / m) T
gdje je T vrijeme opuštanja elektrona.
Izraz brzine zanošenja
Kada mobilnost μ nosača naboja i jakost primijenjenog električnog polja E dati su, tada se Ohmov zakon u smislu brzine zanošenja može izraziti kao
V = μE
S.I jedinice za pokretljivost elektrona su mdva/ V-s.
S.I jedinice električnog polja E su V / m.
Tako je S.I jedinica za v m / s. Ova S.I jedinica je također poznata i kao Aksijalna brzina zanošenja.
Dakle, elektroni prisutni u vodiču pomiču se nasumično čak i kad nije primijenjeno vanjsko električno polje. Ali neto brzina koju oni proizvode poništava se zbog slučajnih sudara, tako da će neto struja biti nula. Dakle, odnos između električne struje, gustoće struje i brzine nanosa pomaže u pravilnom protoku električne struje kroz vozač . Što je Drift struja?
