Sainmhíniú ar shruth leictreach
Laistigh de sheoltóir cosúil le copar, bíonn leictreoin ann a ghluaiseann go saor agus go randamach ag luasanna arda ach nach n-éalaíonn ón miotal. Tugtar leictreoin shaora ar leictreoin ar féidir leo bogadh go saor. Cé go mbogann leictreoin go saor i ngach treo, níl aon sreabhadh glan leictreon in aon treo ar leith. Tarlaíonn an coinníoll seo nuair nach mbíonn aon difríocht poitéinsil idir dhá cheann na sreinge copair.
Nuair a bhíonn an sreang ceangailte le foinse cumhachta, eascraíonn difríocht poitéinsil idir dhá cheann na sreinge copair, rud a chruthaíonn réimse leictreach laistigh den sreang chopair. réimse leictreach cuireann sé taithí ar leictreoin saora fórsa leictreach F = q E = e E, áit a F = fórsa leictreach, e = muirear leictreon, E = réimse leictreachIs é an fórsa leictreach a fhágann go mbíonn luasghéarú coiteann ag gach leictreon atá ag gluaiseacht go saor sa treo céanna leis an bhfórsa leictreach.
Tá na leictreoin shaora seo, ag bogadh le chéile, suite idir na hadaimh sheasta sa sreang chopair, rud a fhágann go n-imbhuaileann na leictreoin go léir leis na hadaimh seo. Fágann na himbhuailtí seo go n-athraíonn na leictreoin shaora a dtreo gluaiseachta. Bíonn na leictreoin seo go léir faoi réir fórsa leictreach i gcónaí, rud a fhágann go luasghéaraíonn siad sa treo céanna leis an bhfórsa leictreach. Tar éis dóibh bogadh ar feadh nóiméid, imbhuaileann na leictreoin shaora arís leis na hadaimh sa sreang chopair. Mar sin féin, bíonn na leictreoin shaora faoi réir fórsa leictreach i gcónaí, rud a fhágann go luasghéaraíonn na leictreoin go léir arís.
Mar sin, chomh maith le bogadh go randamach i dtreonna éagsúla, bogann na leictreoin shaora go léir le chéile go mall i dtreo an fhórsa leictrigh agus sa treo eile den réimse leictreach. Is é treo an réimse leictrigh ná ó phoitéinseal leictreach ard go poitéinseal leictreach íseal, agus bogann na leictreoin ó phoitéinseal íseal go poitéinseal ard. Tá luas an-tapa ag baint le gluaiseacht randamach gach leictreoin shaor, agus tá luas an-mhall ag baint le gluaiseacht chomhchoiteann na leictreon saor i dtreo an fhórsa leictrigh. Tugtar luas drifte ar an ngluaiseacht chomhchoiteann seo de na leictreoin shaora i dtreo an fhórsa leictrigh freisin.
Sainmhínítear sruth leictreach mar shreabhadh muirear leictreach ag dul trí thrasghearradh seoltóra thar eatramh ama áirithe. De réir coinbhinsiúin, is ionann treo an tsrutha leictrigh agus treo gluaiseachta an mhuirir dhearfaigh. Rinneadh an comhaontú seo sularbh eol dúinn gurb iad leictreoin shaora le muirear leictreach diúltach a ghluaiseann i ndáiríre i seoltóir. Tá treo ghluaiseacht na leictreon i seoltóir os coinne treo an tsrutha leictrigh. Dá bhrí sin, agus an sruth atá ag sreabhadh i seoltóir á phlé, is é atá i gceist ná sreabhadh an mhuirir dhearfaigh, ar a dtugtar sruth traidisiúnta freisin mar is toradh an chomhaontaithe seo é.
Foirmle srutha leictrigh
Go matamaiticiúil, léirítear sruth leictreach leis an gcothromóid:
I = ΔQ / Δt
Cur síos ar an bhfoirmle: I = sruth leictreach, ΔQ = méid an mhuirir leictrigh, Δt = eatramh ama.
Aonad srutha leictrigh
Is é an Coulomb an t-aonad muirir leictrigh, is é an soicind an t-aonad ama, mar sin is é an Coulomb/soicind an t-aonad srutha leictrigh. Tugtar an Coulomb/soicind ar an soicind freisin aimpéar, ainm an fhisicí Francaigh, Andre Marie Ampere (1775-1836). 1 Ampere = 1 Coulomb / soicind (1 A = 1 C/s). Is é sin le rá, is ionann sruth leictreach de 1 Ampere agus muirear leictreach de 1 Coulomb ag dul trí achar trasghearrthach sreinge ar feadh 1 soicind. Chomh maith le bheith léirithe in Amperes, léirítear sruth leictreach freisin i milleaimpéar (1 mA = 10-3 A), micreaimpéar (1 μA = 10-6 A), nana-amper (1 nA = 10-9 A) nó picoampéir (1 pA = 10-12 A).
Ceist shamplach 1:
Sreabhann sruth 2 Aimpéar trí shreang ar feadh 8 soicind. Faigh amach méid an mhuirir atá ag dul trí phointe agus líon na leictreon sa mhuirear sin!
Plé
Is eol go:
Sruth leictreach (I) = 1 Aimpéar
Eatramh ama (t) = 2 soicind
Ceist: muirear (Q) agus líon na leictreon (e)
Freagra:
Foirmle reatha leictrigh:
I = Q/t
Cur síos ar an bhfoirmle: I = sruth leictreach, Q = muirear leictreach, t = eatramh ama
Muirear leictreach:
Q = I t = (2 Aimpéar)(8 soicind) = 16 Coulomb.
Is é 1,6 x 10 muirear leictreon amháin-19 Coulomb ionas go mbeidh 16 C / 16 x 10 leictreon i muirear de 1,6 Coulomb-19 Coulomb = 10 x 1019 leictreon.
Sruth leictreach, luas drifte agus dlús reatha
Smaoinigh ar lucht dearfach ag bogadh ar dheis le luas drifte v i dtreo réimse leictrigh E i seoltóir a bhfuil achar trasghearrthach A aige. Bogann an lucht dearfach achar s = vt le linn eatramh ama t.
Más ionann líon na gcáithníní luchtaithe in aghaidh an toirte (dlús na gcáithníní luchtaithe) agus n agus toirt an tseoltóra agus A s = A vt, ansin is ionann líon na gcáithníní luchtaithe i dtoirt an tseoltóra agus n A v t. Má tá lucht q ag gach cáithnín luchtaithe, ansin is é Q = nq A v t an méid luchta a théann trí cheann an tseoltóra le linn an eatramh ama t. Mar sin, is é I = Q/t = nq A v an sruth leictreach atá ag sreabhadh trí cheann an tseoltóra. Agus is é J = I/A = nq v an dlús reatha nó an sruth in aghaidh an achar trasghearrthach A. Is féidir a thabhairt i gcrích gurb é toradh iolrú dhlús na gcáithníní luchtaithe (n), méid lucht gach cáithnín (q), achar trasghearrthach an tseoltóra (A) agus luas drifte na gcáithníní luchtaithe (v) an sruth atá ag sreabhadh sa seoltóir.
Déan staidéar ar an gceist shamplach seo a leanas chun an difríocht idir luas gach cáithnín luchtaithe agus luas drifte na gcáithníní luchtaithe go léir a thuiscint.
Ceist shamplach 2:
Sreabhann sruth tairiseach de 10 Aimpéar i sreang chopair le hachar trasghearrthach de 3 x 10-6 m2Is é 8,4 x 10 dlús na leictreon saor in aisce28 leictreoin/m3Faigh amach luas drift na leictreon saor!
Plé
Is eol go:
Sruth leictreach (I) = 10 Aimpéar
Achar trasghearrthach sreinge (A) = 3 x 10-6 m2
Dlús leictreon saor (n) = 8,4 x 1028 m-3
Muirear leictreon (q) = 1,6 x 10-19 C
Ceist: Luas drifte leictreon saor in aisce (v)
Freagra:
Ríomhtar luas na leictreon ag baint úsáide as an bhfoirmle a díorthaíodh roimhe seo:
Cur síos: I = sruth leictreach, n = dlús na gcáithníní luchtaithe = dlús na leictreon saor, q = lucht leictreon amháin, A = achar trasghearrthach an tseoltóra, v = luas drifte na leictreon
Is é 0,248 x 10 luas drift na leictreon-3 méadar/soicind = 0,248 milliméadar/soicind
Bogann leictreoin shaora le chéile i sreang ag luas 0,248 milliméadar in aghaidh an tsoicind. Is é sin le rá, bogann na leictreoin shaora go léir 0,248 milliméadar gach soicind. Is luas an-mhall é seo. Más chomh mall sin gluaiseacht na leictreon saora, cén fáth a chasann solas leictreach air láithreach tar éis an lasc a chasadh air?
Chun seo a thuiscint, smaoinigh ar shreabhadh leictreon i seoltóir cosúil le sreabhadh uisce i bpíobán. Má tá an píobán lán d'uisce, má tá ceann amháin den phíobán ceangailte le sconna, sreabhfaidh an t-uisce amach láithreach an ceann eile. Ar an gcaoi chéanna, tá leictreoin shaora sa sreang chopair agus i sreang bolgáin solais. Nuair a chasann tú an lasc air, gintear réimse leictreach le luas atá ag druidim le luas an tsolais (luas an tsolais = 3 x 108 méadar/soicind), rud a fhágann go dtosaíonn na leictreoin shaora ag bogadh le chéile ag an nóiméad sin. Tá leictreoin shaora i sreang an bholgáin solais cheana féin agus mar sin lasann an solas ag an nóiméad sin.
