유도와 전자의 드리프트 속도는 무엇입니까

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모든 물질은 음전하를 띤 전자로 구성된 원자로 구성됩니다. 이 음으로 하전 된 전자는 원자 내에서 임의의 방향으로 이동합니다. 이 전자의 움직임은 전기 . 그러나 임의의 움직임으로 인해 물질에서 전자의 평균 속도는 0이됩니다. 물질의 끝단에 전위차가 가해지면 물질에 존재하는 전자가 일정량의 속도를 획득하여 한 방향으로 작은 순 흐름을 일으키는 것으로 관찰되었습니다. 전자를 특정 방향으로 이동시키는이 속도를 드리프트 속도라고합니다.

드리프트 속도 란 무엇입니까?

외부 전계가 가해 졌을 때 무작위로 움직이는 전자에 의해 얻어지는 평균 속도는 전자가 한 방향으로 이동하게하는 것을 Drift Velocity라고합니다.




모든 도체 재료는 절대 영도 이상의 온도에서 자유롭고 무작위로 움직이는 전자를 포함합니다. 외부 전기장이 물질 주위에 가해지면 전자는 속도를 얻고 양의 방향으로 이동하는 경향이 있으며 전자의 순 속도는 한 방향이 될 것입니다. 전자는 적용된 전기장의 방향으로 움직입니다. 여기서 전자는 운동의 무작위성을 포기하지 않고 무작위 운동으로 더 높은 잠재력으로 이동합니다.

더 높은 전위를 향한 전자의 움직임에 의해 생성되는 전류를 드리프트 전류라고합니다. 따라서 도체 재료에서 생성되는 모든 전류는 드리프트 전류라고 말할 수 있습니다.



드리프트 속도 유도

파생하려면 드리프트 속도 표현 , 전자의 이동성과 외부 전계의 영향과의 관계를 알아야한다. 전자의 이동성은 단위 전기장에 대한 드리프트 속도로 정의됩니다. 전기장은 전류에 비례합니다. 그래서 옴의 법칙 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

F = -μE .—— (1)


여기서 μ는 m으로 측정 된 전자의 이동도입니다./ V.sec

E는 V / m로 측정 된 전기장입니다.

F = ma, (1)로 대체

a = F / m = -μE / m ———- (2)

최종 속도 u = v + at

여기서 v = 0, t = T, 전자의 이완 시간

따라서 u = aT, (2)로 대체

∴ u =-(μE / m) T

여기서 u는 m / s로 측정 된 드리프트 속도입니다.

이것은 최종 표현을 제공합니다. 그만큼 드리프트 속도 단위 m / s 또는 미디엄/(V.s) 및 V / m

드리프트 속도 공식

이 공식은 전자의 드리프트 속도 전류가 흐르는 도체에서. 밀도가 n이고 전하가 Q 인 전자로 인해 전류 'I'가 단면적 A의 도체를 통해 흐르게되면 드리프트 속도 v는 공식 I = nAvQ를 통해 계산할 수 있습니다.

적용된 외부 전계 강도의 증가는 전자가 적용된 전계의 방향과 반대되는 양의 방향으로 더 빠르게 가속되도록합니다.

드리프트 속도와 전류의 관계

모든 도체에는 무작위로 움직이는 자유 전자가 포함되어 있습니다. 드리프트 속도로 인해 전자가 한 방향으로 이동하면 전류가 생성됩니다. 전자의 드리프트 속도는 일반적으로 10이라는 측면에서 매우 작습니다.-1m / s. 따라서이 속도로 전자가 1 미터 길이의 도체를 통과하는 데 보통 17 분이 걸립니다.

전자의 드리프트 속도

전자의 드리프트 속도

즉, 전구를 켜면 17 분 후에 켜야합니다. 그러나 우리는 스위치를 가볍게 치면서 집의 ​​전구를 번개처럼 빠르게 켤 수 있습니다. 이는 전류의 속도가 전자의 드리프트 속도에 의존하지 않기 때문입니다.

전류는 빛의 속도로 움직입니다. 그것은 물질에서 전자의 드리프트 속도로 설정되지 않습니다. 따라서 물질에 따라 다를 수 있지만 전류의 속도는 항상 빛의 속도에 따라 결정됩니다.

전류 밀도와 드리프트 속도의 관계

전류 밀도는 도체의 단위 단 면적당 단위 시간당 통과하는 총 전류량으로 정의됩니다. 드리프트 속도 공식에서 전류는 다음과 같이 주어진다.

나는 = nAvQ

따라서 단면적과 드리프트 속도가 주어지면 전류 밀도 J는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

J = I / A = nvQ

여기서 v는 전자의 드리프트 속도입니다. 전류 밀도는 평방 미터당 암페어로 측정됩니다. 따라서 공식에서 도체 전자의 드리프트 속도와 전류 밀도는 서로 직접적으로 비례한다고 말할 수 있습니다. 전계 강도가 증가함에 따라 드리프트 속도가 증가함에 따라 단 면적당 흐르는 전류도 증가합니다.

R드리프트 속도와 이완 시간 사이의 상승

도체에서 전자는 기체 분자처럼 무작위로 이동합니다. 이 동작 중에 그들은 서로 충돌합니다. 전자의 이완 시간은 전자가 충돌 후 초기 평형 값으로 돌아가는 데 필요한 시간입니다. 이 이완 시간은 적용된 외부 전계 강도에 정비례합니다. 전계 시간이 클수록 전계가 제거 된 후 전자가 초기 평형에 도달하는 데 더 많은 시간이 필요합니다.

이완 시간은 또한 전자가 다른 이온과의 연속적인 충돌 사이에서 자유롭게 이동할 수있는 시간으로 정의됩니다.

적용된 전기장으로 인한 힘이 eE이면 V는 다음과 같이 주어질 수 있습니다.

V = (eE / m) T

여기서 T는 전자의 이완 시간입니다.

드리프트 속도 표현

유동성 전하 캐리어의 μ와인가 된 전기장의 강도 E가 주어지면 드리프트 속도 측면에서 옴의 법칙은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

V = μE

전자의 이동성을위한 S.I 단위는 m입니다./ V-s.

전기장 E의 S.I 단위는 V / m입니다.

따라서 v의 S.I 단위는 m / s입니다. 이 S.I 장치는 축 드리프트 속도라고도합니다.

따라서 도체에 존재하는 전자는 외부 전기장이 적용되지 않더라도 무작위로 움직입니다. 그러나 그들에 의해 생성 된 순 속도는 무작위 충돌로 인해 취소되므로 순 전류는 0이됩니다. 따라서 전류, 전류 밀도 및 드리프트 속도 간의 관계는 전류의 적절한 흐름을 돕습니다. 운전사 . 드리프트 전류 란 무엇입니까?