Sruth dealain

Mìneachadh air sruth dealain

Ann an giùlan leithid copar, tha dealanan ann a ghluaiseas gu saor aig astar àrd ach nach teich às a’ mheatailt. Canar dealanan saora ri dealanan as urrainn gluasad gu saor. Ged a ghluaiseas na dealanan gu saor anns a h-uile taobh, chan eil sruth iomlan de dealanan ann an taobh sònraichte. Bidh an suidheachadh seo a’ tachairt nuair nach eil eadar-dhealachadh comasach eadar dà cheann na uèire copair.

Nuair a bhios an uèir ceangailte ri stòr dealain, bidh eadar-dhealachadh comasach ag èirigh eadar dà cheann na uèire copair, agus mar sin bidh raon dealain a’ nochdadh taobh a-staigh na uèire copair. Bidh làthaireachd raon dealain ag adhbhrachadh gum bi dealanan saora a’ faighinn eòlas air an fheachd dealain F = q E = e E, far a bheil F = feachd dealain , e = cosgais dealan, E = raon dealain . Bidh an fheachd dealain seo ag adhbhrachadh gum bi na dealanan uile a tha a’ gluasad gu saor a’ luathachadh còmhla, agus tha sin san aon taobh ris an fheachd dealain.

Tha na dealanan saora a ghluaiseas còmhla eadar na dadaman a tha air fhàgail anns an uèir chopair gus am bi na dealanan uile a’ bualadh ris na dadaman. Bidh am bualadh ag adhbhrachadh gum bi stiùireadh nan dealanan saora ag atharrachadh. Bidh na dealanan seo uile an-còmhnaidh a’ faighinn eòlas air feachd dealain gus am bi na dealanan uile air an luathachadh san aon taobh ri stiùireadh na feachd dealain. Às deidh dhaibh gluasad airson mionaid, bidh dealanan saora a’ bualadh ri dadaman ann an uèir chopair. Ach bidh dealanan saora an-còmhnaidh a’ faighinn eòlas air feachd dealain gus am bi na dealanan uile air an luathachadh a-rithist. Mar sin a bharrachd air gluasad air thuaiream ann an diofar stiùiridhean, bidh na dealanan saora uile cuideachd a’ gluasad gu slaodach còmhla ann an taobh na feachd dealain agus an taobh eile ris an raon dealain. Tha stiùireadh an achaidh dealain bho chomas dealain àrd gu comas dealain ìosal, agus tha na dealanan a’ gluasad bho chomas ìosal gu comas àrd. Tha astar glè luath aig gluasad air thuaiream gach dealan saor, agus tha astar glè shlaodach aig gluasad le dealanan saora ann an taobh na feachd dealain. Canar astar drift ris a’ ghluasad seo le dealanan saora ann an taobh na feachd dealain cuideachd.

Tha sruth dealain air a mhìneachadh mar shruth cosgais dealain tro earrann-tarsainn de stiùiriche rè ùine sònraichte. A rèir an aonta, tha stiùireadh an t-srutha dealain mar an ceudna ri stiùireadh a’ chosgais dheimhinnich. Chaidh an aonta seo a dhèanamh mus robh fios gur e na dealanan saora le cosgais àicheil a tha a’ gluasad ann an stiùiriche. Tha stiùireadh gluasad dealanan anns an stiùiriche mu choinneamh stiùireadh an t-srutha dealain. Mar sin ma bhruidhneas sinn air an t-sruth a tha a’ sruthadh anns an stiùiriche, is e sruth cosgais dheimhinnich a thathar a’ ciallachadh, ris an canar cuideachd sruth àbhaisteach oir is e toradh aonta a th’ ann.

Co-aontar an t-sruth dealain

Gu matamataigeach, tha sruth dealain air a chur an cèill leis a’ cho-aontar:

I = ΔQ / Δt

I = sruth dealain, ΔQ = meud na cosgais dealain, Δt = an eadar-ama.

Aonad sruth dealain

’S e Coulomb an aonad airson cosgais dealain, ’s e diog an aonad airson ùine, agus mar sin ’s e Coulomb/diog an aonad airson sruth dealain. Canar Ampere ri Coulomb/diog cuideachd, ainm an neach-fiosaig Frangach Andre Marie Ampere (1775-1836). 1 Ampere = 1 Coulomb/diog (1 A = 1 C/s). Ann am faclan eile, tha sruth dealain de 1 Ampere co-ionann ri cosgais dealain de 1 Coulomb a thèid tro raon-tarsainn uèir airson 1 diog. A bharrachd air a bhith air a chur an cèill ann an Amperes, tha sruthan dealain cuideachd air an cur an cèill ann am milliamperes (1 mA = 10-3 ^A ), microamperes (1 μA = 10-6 ^A ), nanoamperes (1 nA = 10-9 A) no picoamperes (1 pA = 10-12 ^A ).

Eisimpleir de dhuilgheadas 1:

Bidh sruth de 2 Amperes a’ sruthadh tron ​​uèir airson 8 diogan. Obraich a-mach meud an luchd a tha a’ dol tro phuing agus àireamh nan dealanan anns a’ chosgais sin!

aithnichte:

Sruth dealain (I) = 1 Ampere

Eadar-ama (t) = 2 diogan

A dhìth: cosgais (Q) agus àireamh de electronan (e)

fuasgladh:

Co-aontar sruth dealain:

I = Q/t

I = sruth dealain, Q = cosgais dealain, t = eadar-ama

Cosgais dealain:

Q = I t = (2 Ampere)(8 diogan) = 16 C.

^{Is e 1.6 x 10 -19} Coulomb cosgais aon dealgan , agus mar sin tha uiread de dealganan aig cosgais 16 Coulomb ri 16 C / 1.6 x 10 ^-19 Coulomb = 10 x 10 ¹⁹ dealganan.

Sruth dealain, astar drift, agus dùmhlachd sruth

Thoir sùil air a’ chosgais dheimhinneach a tha a’ gluasad gu deas leis an astar, a’ gluasad v ann an taobh an raoin dealain E

air seoltóir aig a bheil farsaingeachd earrann-tarsainn A. Bidh cosgais dheimhinneach a’ gluasad cho fada ri s = vt rè na h-ùine t.

Ma tha an àireamh de ghràineanan luchdaichte gach tomhas-lìonaidh (dùmhlachd nam gràinean luchdaichte) co-ionann ri n agus ma tha tomhas-lìonaidh an t-seoltaiche A s = A vt,

an uairsin is e n A v t an àireamh de ghràineanan luchdaichte ann am meud an t-seoltóra. Ma tha cosgais q aig gach gràin luchdaichte, is e Q = nq A v t an ìre de luchd a tha a’ dol tro cheann an t-seoltóra rè na h-ùine t. Mar sin, is e I = Q / t = nq A v an sruth dealain a tha a’ sruthadh tro cheann an t-seoltóra. Ach is e J = I / A = nq v dùmhlachd an t-sruth no an sruth gach raon-tarsainn A.

Faodar a cho-dhùnadh gur e toradh iomadachadh dùmhlachd nam mìrean luchdaichte (n) an sruth a tha a’ sruthadh anns an t-seoltóir,

meud an luchd airson gach gràin (q), farsaingeachd an t-seoltaiche (A) agus astar nam gràineanan luchdaichte (v).

Sgrùdaich na ceistean eisimpleir a leanas.

Eisimpleir de dhuilgheadas 2:

^Tha sruth seasmhach de 10 amperes a’ sruthadh ann an uèir chopair le farsaingeachd earrann-tarsainn de 3 x 10⁻⁶ ^m² . Is e dùmhlachd nan electronan saora 8.4 x 10⁻² ^dealanan /m³ ^. Obraich a-mach astar gluasad nan electronan saora!

aithnichte:

Sruth dealain (I) = 10 Ampere

Raon-tarsainn uèir (A) = 3 ^{x 10⁻⁶} m²

Dlùths electron saor (n) = 8.4 x 10^ ²⁸ m ^-3

Cosgais dealanach (q) = 1.6 x 10 ^-19 C

A dhìth: Astar gluasad electron saor (v)

fuasgladh:

Tha astar nan dealanan air a thomhas le bhith a’ cleachdadh foirmle a chaidh a thoirt a-mach roimhe:

I = sruth dealain, n = dùmhlachd nam mìrean luchdaichte = dùmhlachd electron, q = aon luchd electron, A = farsaingeachd earrann-tarsainn an t-seoltaiche, v = astar gluasad electron

Is e astar gluasad nan dealanach 0.248 x 10-3 ^meatairean /diog = 0.248 milliméadar/diog.

Bidh dealanan saora a’ gluasad còmhla ann an uèir aig astaran de 0.248 milliméadar gach diog. Ann am faclan eile, gach diog, bidh na dealanan saora uile a’ gluasad cho fada ri 0.248 milliméadar. Tha seo na astar glè shlaodach. Ma tha gluasad nan dealanan saora glè shlaodach, carson a bhios an solas dealain a’ tionndadh air sa bhad às deidh an suidse a thionndadh air?

Gus seo a thuigsinn, bidh dealanan a’ sruthadh anns an t-seoltóir mar a bhios sruthadh uisge taobh a-staigh na pìoba. Ma tha an pìob làn uisge, ma tha aon cheann den phìob ceangailte ris an tap, bidh an t-uisge a’ sruthadh a-mach sa bhad bho aon cheann den phìob eile. San aon dòigh, tha dealanan saor anns an uèir chopair agus uèir a’ bholgain solais. Nuair a thèid an suidse a thionndadh air, bidh raon dealain ag èirigh le astar a tha a’ tighinn faisg air astar an t-solais (astar an t-solais = 3 x 108 ^meatairean /diog), a bheir air dealanan saor tòiseachadh a’ gluasad còmhla aig an àm sin. Tha dealanan saor mu thràth anns an uèir bholgain solais agus mar sin tha an solas air aig an dearbh àm sin.

Duilgheadasan agus fuasglaidhean

1. Tha sruth seasmhach de 10 A ann an uèir airson 2 mhionaid. Dè an ìre den luchd a thèid tron ​​​​t-seoltóir aig àite sam bith.

Aithnichte:

Sruth dealain (I) = 10 A

Eadar-ama (t) = 2 mhionaid = 2 x 60 diogan = 120 diogan

A dhìth: Cosgais (Q)

fuasgladh:

Co-aontar an t-sruth dealain:

I = q/t

I = an sruth dealain, q = an cosgais dealain, t = an eadar-ama

An cosgais dealain:

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

2. Bidh 60 C de luchd a’ dol seachad air puing sa chuairt airson 5 mionaidean. Dè an sruth dealain a th’ ann?

Aithnichte:

An eadar-ama ùine (t) = 5 mionaidean = 5 x 60 diogan = 300 diogan

An cosgais dealain (Q) = 60 C

A dhìth: An sruth dealain (I)

fuasgladh:

An sruth dealain:

I = Q/t

I = 60 / 300

I = 0.2 Coulombs/diog

I = 0.2 Ampere

3. Is e aonad sruth dealain anns an t-siostam SI…

Solution

Coulombs/diog

Coulombs/diogan, air an tugadh ainm sònraichte, an Ampere.