Kuryente

Kahulugan sa kuryente

Sulod sa usa ka konduktor sama sa tumbaga, adunay mga electron nga gawasnon ug walay direksyon nga molihok sa taas nga tulin apan dili mogawas gikan sa metal. Ang mga electron nga gawasnon nga molihok gitawag nga libre nga mga electron. Bisan kung ang mga electron gawasnon nga molihok sa tanan nga direksyon, walay net flow sa mga electron sa bisan unsang partikular nga direksyon. Kini nga kondisyon mahitabo kung walay potensyal nga kalainan tali sa duha ka tumoy sa alambre nga tumbaga.

Kon ang alambre konektado sa tinubdan sa kuryente, usa ka potensyal nga kalainan ang motumaw tali sa duha ka tumoy sa alambre nga tumbaga, sa ingon nagmugna og electric field sa alambre nga tumbaga. Ang presensya sa electric field hinungdan nga ang libre nga mga electron makasinati og kusog sa kuryente F = q E = e E, diin ang F = kusog sa kuryente, e = karga sa electron, E = electric field . Ang kusog sa kuryente hinungdan nga ang tanan nga gawasnon nga naglihok nga mga electron makasinati og komon nga pagpadali sa parehas nga direksyon sa kusog sa kuryente.

Kining mga libreng electron, nga naglihok nga magkauban, nahimutang taliwala sa mga atomo nga wala naglihok sa alambre nga tumbaga, hinungdan nga ang tanang electron mobangga niining mga atomo. Kining mga bangga hinungdan nga ang mga libreng electron mausab ang direksyon sa paglihok. Kining tanang electron kanunay nga gipailalom sa puwersa sa kuryente, hinungdan nga sila mopaspas sa samang direksyon sa puwersa sa kuryente. Human sa paglihok sulod sa makadiyot, ang mga libreng electron mobangga pag-usab sa mga atomo sa alambre nga tumbaga. Bisan pa, ang mga libreng electron kanunay nga gipailalom sa puwersa sa kuryente, hinungdan nga ang tanang electron mopaspas pag-usab.

Busa, dugang sa paglihok nga random sa lainlaing mga direksyon, ang tanan nga libre nga mga electron hinay usab nga naglihok nga dungan sa direksyon sa puwersa sa kuryente ug sa kaatbang nga direksyon sa natad sa kuryente. Ang direksyon sa natad sa kuryente gikan sa taas nga potensyal sa kuryente ngadto sa ubos nga potensyal sa kuryente, samtang ang mga electron molihok gikan sa ubos nga potensyal ngadto sa taas nga potensyal. Ang random nga paglihok sa matag libre nga electron adunay kusog kaayo nga tulin, samtang ang kolektibong paglihok sa libre nga mga electron sa direksyon sa puwersa sa kuryente adunay hinay kaayo nga tulin. Kini nga kolektibong paglihok sa libre nga mga electron sa direksyon sa puwersa sa kuryente gitawag usab nga drift velocity.

Ang kuryente gihubit isip pag-agos sa karga sa kuryente agi sa usa ka cross-section sa usa ka konduktor sulod sa usa ka piho nga interval sa oras. Sumala sa kombensiyon, ang direksyon sa kuryente parehas sa direksyon sa paglihok sa mga positibo nga karga. Kini nga kasabutan gihimo sa wala pa mahibal-an nga ang aktuwal nga naglihok sa usa ka konduktor mao ang libre, negatibo nga gikarga nga mga electron. Ang direksyon sa paglihok sa electron sa usa ka konduktor sukwahi sa direksyon sa kuryente. Busa, kung maghisgot bahin sa kuryente nga nagaagay sa usa ka konduktor, ang gipasabut mao ang pag-agos sa mga positibo nga karga, nailhan usab nga conventional current tungod kay kini ang resulta niini nga kasabutan.

Pormula sa kuryente

Sa matematika, ang kuryente gipahayag sa ekwasyon:
I = ΔQ / Δt
Deskripsyon sa pormula: I = kuryente, ΔQ = gidaghanon sa karga sa kuryente, Δt = ang-ang sa oras.

Yunit sa kuryente

Ang yunit sa karga sa kuryente mao ang Coulomb, ang yunit sa oras mao ang segundo, busa ang yunit sa kuryente mao ang Coulomb/segundo. Ang Coulomb/segundo gitawag usab nga Ampere , nga ginganlan sunod sa Pranses nga pisiko, si Andre Marie Ampere (1775-1836). 1 Ampere = 1 Coulomb/segundo (1 A = 1 C/s). Sa ato pa, ang kuryente nga 1 Ampere katumbas sa karga sa kuryente nga 1 Coulomb nga moagi sa cross-sectional area sa alambre sulod sa 1 segundo. Gawas nga gipahayag sa Amperes, ang kuryente gipahayag usab sa milliamperes (1 mA = 10 ^-3 A), microamperes (1 μA = 10 ^-6 A), nanoamperes (1 nA = 10 ^-9 A) o picoamperes (1 pA = 10 ^-12 A).

Pananglitan nga pangutana 1:

Usa ka kuryente nga 2 Amperes ang moagos agi sa usa ka alambre sulod sa 8 segundos. Tinoa ang gidak-on sa karga nga moagi sa usa ka punto ug ang gidaghanon sa mga electron sa maong karga!
Panaghisgot
Nasayran nga:
Kuryenteng kuryente (I) = 1 Ampere
Interval sa oras (t) = 2 segundo
Nangutana: karga (Q) ug gidaghanon sa mga electron (e)
Tubag:
Pormula sa kuryente:
Ako = Q/t
Deskripsyon sa pormula: I = kuryente, Q = karga sa kuryente, t = agwat sa oras
Karga sa kuryente:
Q = I t = (2 Ampere)(8 segundos) = 16 Coulombs.

Ang karga sa usa ka electron kay 1,6 x 10 ^-19 Coulombs busa ang karga nga 16 Coulombs adunay parehas nga gidaghanon sa mga electron sa 16 C / 1,6 x 10 ^-19 Coulombs = 10 x 10 ¹⁹ ka mga electron.

Kuryenteng kuryente, katulin sa pag-anod ug densidad sa kuryente

Hunahunaa ang usa ka positibong karga nga naglihok paingon sa tuo nga may gikusgon sa pag-anod nga v sa direksyon sa usa ka electric field E sa usa ka konduktor nga may cross-sectional area A. Ang positibong karga naglihok sa gilay-on nga s = vt sulod sa usa ka interval sa oras nga t.

Kon ang gidaghanon sa mga charged particle kada volume (charged particle density) kay n ug ang volume sa konduktor kay A s = A vt, nan ang gidaghanon sa mga charged particle sa volume sa konduktor kay n A v t. Kon ang matag charged particle adunay charge nga q, nan ang gidaghanon sa charge nga moagi sa tumoy sa konduktor atol sa time interval nga t kay Q = nq A v t. Busa ang kuryente nga moagi sa tumoy sa konduktor kay I = Q/t = nq A v. Samtang ang current density o current kada cross-sectional area A kay J = I/A = nq v. Mahimong mahinulsulan nga ang kuryente nga moagi sa konduktor resulta sa pagpadaghan sa density sa mga charged particle (n), ang gidak-on sa charge sa matag particle (q), ang cross-sectional area sa konduktor (A) ug ang drift speed sa mga charged particle (v).

Tun-i ang mosunod nga ehemplo sa problema aron masabtan ang kalainan tali sa katulin sa matag charged particle ug sa katulin sa pag-anod sa tanang charged particle.

Pananglitan nga pangutana 2:

Usa ka makanunayong kuryente nga 10 Amperes ang nagaagos sa usa ka alambre nga tumbaga nga adunay cross-sectional area nga 3 x 10^-6 m²Ang densidad sa libreng elektron kay 8,4 x 10²⁸ mga electron/m³Tinoa ang gikusgon sa pag-anod sa mga libreng electron!
Panaghisgot
Nasayran nga:
Kuryenteng kuryente (I) = 10 Ampere
Ang gilapdon sa cross-sectional sa alambre (A) = 3 x 10^-6 m²
Densidad sa libreng elektron (n) = 8,4 x 10²⁸ m^-3
Karga sa elektron (q) = 1,6 x 10^-19 C
Nangutana: Katulin sa libreng pag-anod sa elektron (v)
Tubag:
Ang gikusgon sa mga electron gikalkulo gamit ang kaniadto nakuha nga pormula:

Deskripsyon: I = kuryente, n = densidad sa mga charged particle = densidad sa mga free electron, q = karga sa usa ka electron, A = cross-sectional area sa konduktor, v = katulin sa electron drift

Ang gikusgon sa electron drift kay 0,248 x 10 ^-3 metros/segundo = 0,248 milimetro/segundo.

Ang mga libreng electron molihok nga magkauban sa usa ka alambre sa gikusgon nga 0,248 milimetro kada segundo. Sa ato pa, matag segundo ang tanang libreng electron molihok og 0,248 milimetro. Hinay kaayo kini nga gikusgon. Kon hinay kaayo ang paglihok sa mga libreng electron, nganong mosiga dayon ang suga sa kuryente human kini ma-siga?

Aron masabtan kini, hunahunaa ang pag-agos sa mga electron sa usa ka konduktor sama sa pag-agos sa tubig sa usa ka hose. Kung ang hose mapuno sa tubig, nan kung ang usa ka tumoy sa hose konektado sa usa ka gripo, ang tubig moagos dayon gikan sa pikas tumoy. Sa susama, adunay mga libre nga electron sa alambre nga tumbaga ug sa alambre sa bombilya. Kung ang switch gi-on, usa ka electric field ang mamugna nga adunay katulin nga hapit sa katulin sa kahayag (katulin sa kahayag = 3 x 108 ^metros /segundo), nga hinungdan nga ang mga libre nga electron magsugod dayon sa paglihok nga magkauban. Adunay mga libre nga electron sa alambre sa bombilya, mao nga ang bombilya mosiga dayon.