የኤሌክትሪክ ጅረት

የኤሌክትሪክ ጅረት ፍቺ

እንደ መዳብ ባሉ አስተላላፊዎች ውስጥ፣ በከፍተኛ ፍጥነት በነፃነት የሚንቀሳቀሱ ነገር ግን ከብረት የማይወጡ ኤሌክትሮኖች አሉ። በነፃነት የሚንቀሳቀሱ ኤሌክትሮኖች ነፃ ኤሌክትሮኖች ይባላሉ። ኤሌክትሮኖቹ በሁሉም አቅጣጫዎች በነፃነት ቢንቀሳቀሱም፣ በተወሰነ አቅጣጫ የኤሌክትሮኖች አጠቃላይ ፍሰት የለም። ይህ ሁኔታ የሚከሰተው በመዳብ ሽቦው ሁለት ጫፎች መካከል ምንም አይነት ልዩነት በማይኖርበት ጊዜ ነው።

ሽቦው ከኤሌክትሪክ ምንጭ ጋር ሲገናኝ፣ በመዳብ ሽቦው ሁለት ጫፎች መካከል ሊኖር የሚችል ልዩነት ይፈጠራል፣ ስለዚህም የኤሌክትሪክ መስክ በመዳብ ሽቦው ውስጥ ይታያል። የኤሌክትሪክ መስክ መኖር ነፃ ኤሌክትሮኖች የኤሌክትሪክ ኃይልን እንዲለማመዱ ያደርጋል F = q E = e E፣ F = የኤሌክትሪክ ኃይል ፣ e = የኤሌክትሮን ክፍያ፣ E = የኤሌክትሪክ መስክ ። ይህ የኤሌክትሪክ ኃይል በነፃነት የሚንቀሳቀሱ ሁሉም ኤሌክትሮኖች አንድ ላይ እንዲጣደፉ ያደርጋል፣ ይህም ከኤሌክትሪክ ኃይል ጋር ተመሳሳይ አቅጣጫ ነው።

አብረው የሚንቀሳቀሱት ነፃ ኤሌክትሮኖች በመዳብ ሽቦ ውስጥ በሚቀሩት አቶሞች መካከል ስለሚሆኑ ሁሉም ኤሌክትሮኖች ከአቶሞች ጋር እንዲጋጩ ያደርጋሉ። ይህ ግጭት የነጻ ኤሌክትሮኖች አቅጣጫ እንዲለወጥ ያደርጋል። እነዚህ ሁሉ ኤሌክትሮኖች ሁልጊዜ የኤሌክትሪክ ኃይል ስለሚገጥማቸው ሁሉም ኤሌክትሮኖች ከኤሌክትሪክ ኃይል አቅጣጫ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ እንዲፋጠኑ ያደርጋል። ለተወሰነ ጊዜ ከተንቀሳቀሱ በኋላ፣ ነፃ ኤሌክትሮኖች በመዳብ ሽቦ ውስጥ ካሉ አቶሞች ጋር ይጋጫሉ። ነገር ግን ነፃ ኤሌክትሮኖች ሁልጊዜ የኤሌክትሪክ ኃይል ስለሚገጥማቸው ሁሉም ኤሌክትሮኖች እንደገና እንዲፋጠኑ ያደርጋል። ስለዚህ በተለያዩ አቅጣጫዎች በዘፈቀደ ከመንቀሳቀስ በተጨማሪ፣ ሁሉም ነፃ ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሪክ ኃይል አቅጣጫ እና በተቃራኒ አቅጣጫ በዝግታ ይንቀሳቀሳሉ። የኤሌክትሪክ መስክ አቅጣጫ ከከፍተኛ የኤሌክትሪክ አቅም ወደ ዝቅተኛ የኤሌክትሪክ አቅም ሲሆን ኤሌክትሮኖች ደግሞ ከዝቅተኛ አቅም ወደ ከፍተኛ አቅም ይንቀሳቀሳሉ። የእያንዳንዱ ነፃ ኤሌክትሮን የዘፈቀደ እንቅስቃሴ በጣም ፈጣን ፍጥነት አለው፣ በኤሌክትሪክ ኃይል አቅጣጫ ደግሞ ከነፃ ኤሌክትሮኖች ጋር ያለው እንቅስቃሴ በጣም ቀርፋፋ ፍጥነት አለው። ይህ በኤሌክትሪክ ኃይል አቅጣጫ ከነፃ ኤሌክትሮኖች ጋር ያለው እንቅስቃሴ የመንሸራተት ፍጥነት ተብሎም ይጠራል ።

የኤሌክትሪክ ጅረት ማለት በተወሰነ የጊዜ ክፍተት ውስጥ በአንድ ኮንዳክተር መስቀለኛ ክፍል በኩል የኤሌክትሪክ ቻርጅ ፍሰት ማለት ነው። በስምምነቱ መሠረት የኤሌክትሪክ ጅረት አቅጣጫ ከአዎንታዊ ቻርጅ አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ ነው። ይህ ስምምነት የተደረገው በኮንዳክተር ውስጥ የሚንቀሳቀሰው ነገር አሉታዊ በሆነ ቻርጅ ነፃ ኤሌክትሮኖች መሆኑን ከመታወቁ በፊት ነው። በኮንዳክተር ውስጥ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ አቅጣጫ ከኤሌክትሪክ ጅረት አቅጣጫ ተቃራኒ ነው። ስለዚህ በኮንዳክተር ውስጥ የሚፈሰውን ጅረት ከተወያየን፣ የአዎንታዊ ቻርጅ ፍሰት ማለት ሲሆን ይህም የስምምነት ውጤት ስለሆነ ባህላዊ ጅረት ይባላል።

የኤሌክትሪክ ጅረት እኩልታ

በሂሳብ፣ የኤሌክትሪክ ጅረት የሚገለጸው በሚከተለው እኩልታ ነው፡

እኔ = Δ Q / Δt

I = የኤሌክትሪክ ጅረት፣ ΔQ = የኤሌክትሪክ ቻርጅ መጠን፣ Δt = የጊዜ ክፍተት።

የኤሌክትሪክ ጅረት አሃድ

የኤሌክትሪክ ቻርጅ አሃድ ኩሎምብ ሲሆን የጊዜ አሃድ ሁለተኛ ነው፣ ስለዚህ የኤሌክትሪክ ጅረት አሃድ ኩሎምብ/ሰከንድ ነው። ኩሎምብ/ሰከንድ አምፔር ተብሎም ይጠራል፣ የፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ አንድሬ ማሪ አምፔር (1775-1836) ስም። 1 አምፔር = 1 ኩሎምብ/ሰከንድ (1 A = 1 C/s)። በሌላ አነጋገር፣ የ1 Ampere የኤሌክትሪክ ጅረት ከ1 ኩሎምብ የኤሌክትሪክ ቻርጅ ጋር እኩል ነው፣ ይህም ለ1 ሰከንድ በሽቦ መስቀለኛ ክፍል ውስጥ ያልፋል። በአምፔር ውስጥ ከመገለፁ በተጨማሪ የኤሌክትሪክ ጅረቶች በሚሊአምፔር (1 mA = 10 ^-3 A)፣ በማይክሮአምፔር (1 μA = 10 ^-6 A)፣ በናኖ አምፔር (1 nA = 10-9 A) ወይም በፒኮአምፔር (1 pA = 10 ^-12 A) ይገለፃሉ።

የችግር ናሙና 1፡

የ2 አምፔር ጅረት ለ8 ሰከንዶች በሽቦው ውስጥ ይፈሳል። በአንድ ነጥብ ውስጥ የሚያልፈውን የኃይል መጠን እና በዚያ ቻርጅ ውስጥ ያሉትን የኤሌክትሮኖች ብዛት ይወስኑ!

የሚታወቅ፦

የኤሌክትሪክ ጅረት (I) = 1 አምፔር

የጊዜ ክፍተት (t) = 2 ሰከንዶች

የሚፈለግ ፡ ቻርጅ (Q) እና የኤሌክትሮኖች ብዛት (e)

መፍትሄ፡

የኤሌክትሪክ ጅረት እኩልታ፡

እኔ = Q/t

I = የኤሌክትሪክ ጅረት፣ Q = የኤሌክትሪክ ቻርጅ፣ t = የጊዜ ክፍተት

የኤሌክትሪክ ክፍያ፡

Q = I t = (2 Ampere)(8 ሰከንዶች) = 16 C.

የአንድ ኤሌክትሮን ቻርጅ 1.6 x 10 ^-19 ኩሎምብ ነው፣ ስለዚህ የ16 ኩሎምብ ቻርጅ 16 C / 1.6 x 10 ^-19 ኩሎምብ = 10 x 10 ¹⁹ ኤሌክትሮኖች አሉት።

የኤሌክትሪክ ጅረት፣ የመንሸራተት ፍጥነት እና የአሁኑ ጥግግት

ከፍጥነቱ ጋር በትክክል የሚንቀሳቀሰውን አዎንታዊ ቻርጅ ይገምግሙ፣ በኤሌክትሪክ መስክ E አቅጣጫ እየተንሳፈፈ v

የመስቀለኛ ክፍል ስፋት ባለው መሪ ላይ ሀ. ፖዘቲቭ ቻርጅ በጊዜ ክፍተት t ውስጥ እስከ s = vt ድረስ ይንቀሳቀሳል።

በአንድ መጠን የተከሰሱ ቅንጣቶች ብዛት (የተከሰሱ ቅንጣቶች ጥግግት) n ከሆነ እና የመሪው መጠን A s = A vt ከሆነ፣

ከዚያም በኮንዳክተሩ መጠን ውስጥ ያሉት የተከሰሱ ቅንጣቶች ቁጥር n A v t ነው። እያንዳንዱ የተከሰሱ ቅንጣቶች q ቻርጅ ካለው በ t ክፍተት ውስጥ በኮንዳክተሩ መጨረሻ በኩል የሚያልፈው የኃይል መጠን Q = nq A v t ነው። ስለዚህ፣ በኮንዳክተሩ ጫፍ በኩል የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት I = Q / t = nq A v ነው። የአሁኑ ጥግግት ወይም የአሁኑ ጅረት በመስቀለኛ ክፍል A J = I / A = nq v ነው።

በኮንዲሽነር ውስጥ የሚፈሰው ጅረት የተከሰሱ ቅንጣቶች ጥግግት (n) ማባዛት ውጤት ነው ብሎ መደምደም ይቻላል፣

የእያንዳንዱ ቅንጣት (q) የክፍያ መጠን፣ የመሪው (A) ስፋት እና የተከሰሱ ቅንጣቶች ፍጥነት (v)።

የሚከተሉትን የምሳሌ ጥያቄዎች አጥኑ።

የችግር ናሙና 2፡

^{በመዳብ ሽቦ ውስጥ 10 አምፔር የማያቋርጥ ፍሰት ከ3 ​​x 10 -6} ሜ ² የመስቀለኛ ክፍል ስፋት ጋር ይፈስሳል ። የነጻው የኤሌክትሮን ጥግግት 8.4 x 10 ²⁸ ኤሌክትሮኖች/ሜ ³ ነው ። የነጻ ኤሌክትሮን ተንሸራታች ፍጥነት ይወስኑ!

የሚታወቅ፦

የኤሌክትሪክ ጅረት (I) = 10 አምፔር

የሽቦ መስቀለኛ ክፍል ስፋት (A) = 3 x 10 ^-6 ሜ ²

ነፃ የኤሌክትሮን ጥግግት (n) = 8.4 x 10 ²⁸ ሜትር ^-3

የኤሌክትሮን ቻርጅ (q) = 1.6 x 10 ^-19 ሴ

የሚፈለግ ፡ የነፃ ኤሌክትሮን መንሸራተት ፍጥነት (v)

መፍትሄ፡

የኤሌክትሮኖች ፍጥነት የሚሰላው ከዚህ በፊት የተገኘ ቀመር በመጠቀም ነው፡

I = የኤሌክትሪክ ጅረት፣ n = የተጫኑ ቅንጣቶች ጥግግት = የኤሌክትሮን ጥግግት፣ q = አንድ የኤሌክትሮን ቻርጅ፣ A = የኮንዳክተር የመስቀለኛ ክፍል ስፋት፣ v = የኤሌክትሮን ተንሸራታች ፍጥነት

የኤሌክትሮን ተንሸራታች ፍጥነት 0.248 x 10 ^-3 ሜትር/ሰከንድ = 0.248 ሚሊሜትር/ሰከንድ ነው።

ነፃ ኤሌክትሮኖች በሰከንድ 0.248 ሚሊሜትር ፍጥነት ባለው ሽቦ ውስጥ አብረው ይንቀሳቀሳሉ። በሌላ አነጋገር፣ በእያንዳንዱ ሰከንድ፣ ሁሉም ነፃ ኤሌክትሮኖች እስከ 0.248 ሚሊሜትር ይንቀሳቀሳሉ። ይህ በጣም ቀርፋፋ ፍጥነት ነው። የነጻ ኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ በጣም ቀርፋፋ ከሆነ፣ ማብሪያ / ማጥፊያው ከበራ በኋላ የኤሌክትሪክ መብራቱ ወዲያውኑ ለምን ይበራል?

ይህንን ለመረዳት፣ ኤሌክትሮኖች ልክ እንደ ቱቦው ውስጥ እንዳለ የውሃ ፍሰት በኮንዲሽነር ውስጥ ይፈስሳሉ። ቱቦው በውሃ የተሞላ ከሆነ የቱቦው አንድ ጫፍ ከቧንቧው ጋር የተገናኘ ከሆነ ውሃው ወዲያውኑ ከሌላኛው ቱቦ አንድ ጫፍ ይወጣል። በተመሳሳይ፣ በመዳብ ሽቦ እና በመብራት አምፖል ሽቦ ውስጥ ነፃ ኤሌክትሮኖች አሉ። ማብሪያ / ማጥፊያው ሲበራ፣ ወደ ብርሃን ፍጥነት በሚጠጋ ፍጥነት የኤሌክትሪክ መስክ ይነሳል (የብርሃን ፍጥነት = 3 x 10 ⁸ ሜትር/ሰከንድ)፣ ይህም ነፃ ኤሌክትሮኖች በዚያ ቅጽበት አብረው እንዲንቀሳቀሱ ያደርጋል። በብርሃን አምፖል ሽቦ ውስጥ ቀድሞውኑ ነፃ ኤሌክትሮኖች አሉ ስለዚህም መብራቱ በዚያ ቅጽበት እንዲበራ።

ችግሮች እና መፍትሄዎች

1. በሽቦ ውስጥ 10 A የሆነ ቋሚ ጅረት ለ2 ደቂቃዎች ይኖራል። የትኛውም ቦታ ላይ የኃይል መሙያው መጠን በኮንዲሽኑ በኩል ያልፋል።

የሚታወቅ፦

የኤሌክትሪክ ጅረት (I) = 10 A

የጊዜ ክፍተት (t) = 2 ደቂቃዎች = 2 x 60 ሰከንዶች = 120 ሰከንዶች

ተፈላጊ ፡ ቻርጅ (ኪው)

መፍትሔው

የኤሌክትሪክ ጅረት እኩልታ፡

እኔ = q/t

እኔ = የኤሌክትሪክ ጅረት፣ q = የኤሌክትሪክ ቻርጅ፣ t = የጊዜ ክፍተት

የኤሌክትሪክ ክፍያ;

Q = I t = (10)(120) = 1200 C

2. 60 ሴ የኃይል መሙያ በወረዳው ውስጥ ባለ አንድ ነጥብ ለ5 ደቂቃዎች ያልፋል። የኤሌክትሪክ ጅረት ምንድን ነው?

የሚታወቅ፦

የጊዜ ክፍተት (t) = 5 ደቂቃዎች = 5 x 60 ሰከንዶች = 300 ሰከንዶች

የኤሌክትሪክ ቻርጅ (Q) = 60 C

የሚፈለግ ፡ የኤሌክትሪክ ጅረት (I)

መፍትሔው

የኤሌክትሪክ ፍሰት፡

እኔ = Q/t

እኔ = 60/300

I = 0.2 ኩሎምብስ/ሰከንድ

እኔ = 0.2 አምፔር

3. በSI ሲስተም ውስጥ የኤሌክትሪክ ጅረት አሃድ…

መፍትሔ

ኩሎምብስ/ሰከንድ

ኩሎምስ/ሰከንዶች፣ ልዩ ስም የተሰጠው፣ አምፔሬ።