ចរន្តអគ្គិសនី

និយមន័យនៃចរន្តអគ្គិសនី

នៅខាងក្នុងខ្សែចម្លងដូចជាទង់ដែង មានអេឡិចត្រុងដែលធ្វើចលនាដោយសេរី និងចៃដន្យក្នុងល្បឿនលឿន ប៉ុន្តែមិនគេចចេញពីលោហៈនោះទេ។ អេឡិចត្រុងដែលអាចធ្វើចលនាដោយសេរីត្រូវបានគេហៅថា អេឡិចត្រុងសេរី។ ទោះបីជាអេឡិចត្រុងធ្វើចលនាដោយសេរីគ្រប់ទិសដៅក៏ដោយ ក៏មិនមានលំហូរសុទ្ធនៃអេឡិចត្រុងក្នុងទិសដៅជាក់លាក់ណាមួយឡើយ។ ស្ថានភាពនេះកើតឡើងនៅពេលដែលមិនមានភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលរវាងចុងទាំងពីរនៃខ្សែទង់ដែង។

នៅពេលដែលខ្សែត្រូវបានភ្ជាប់ទៅប្រភពអគ្គិសនី ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលកើតឡើងរវាងចុងទាំងពីរនៃខ្សែស្ពាន់ ដោយហេតុនេះបង្កើតជាដែនអគ្គិសនីនៅក្នុងខ្សែស្ពាន់។ វត្តមាននៃ ដែនអគ្គិសនីប ណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងសេរីជួបប្រទះនឹង កម្លាំងអគ្គិសនី F = q E = e E ដែល F = កម្លាំងអគ្គិសនី e = បន្ទុកអេឡិចត្រុង E = ដែនអគ្គិសនី ។ កម្លាំងអគ្គិសនីបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងដែលផ្លាស់ទីដោយសេរីទាំងអស់ជួបប្រទះនឹងការបង្កើនល្បឿនរួមក្នុងទិសដៅដូចគ្នានឹងកម្លាំងអគ្គិសនី។

អេឡិចត្រុងសេរីទាំងនេះ ដែលធ្វើចលនាជាមួយគ្នា ស្ថិតនៅចន្លោះអាតូមឋិតិវន្តនៅក្នុងខ្សែស្ពាន់ ដែលបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងទាំងអស់ប៉ះទង្គិចជាមួយអាតូមទាំងនេះ។ ការប៉ះទង្គិចទាំងនេះបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងសេរីផ្លាស់ប្តូរទិសដៅនៃចលនារបស់វា។ អេឡិចត្រុងទាំងអស់នេះត្រូវបានទទួលរងនូវកម្លាំងអគ្គិសនីជានិច្ច ដែលបណ្តាលឱ្យពួកវាបង្កើនល្បឿនក្នុងទិសដៅដូចគ្នានឹងកម្លាំងអគ្គិសនី។ បន្ទាប់ពីធ្វើចលនាមួយសន្ទុះ អេឡិចត្រុងសេរីប៉ះទង្គិចម្តងទៀតជាមួយអាតូមនៅក្នុងខ្សែស្ពាន់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អេឡិចត្រុងសេរីតែងតែទទួលរងនូវកម្លាំងអគ្គិសនី ដែលបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងទាំងអស់បង្កើនល្បឿនម្តងទៀត។

ដូច្នេះ បន្ថែមពីលើការធ្វើចលនាដោយចៃដន្យក្នុងទិសដៅផ្សេងៗគ្នា អេឡិចត្រុងសេរីទាំងអស់ក៏ធ្វើចលនាជាមួយគ្នាយឺតៗក្នុងទិសដៅនៃកម្លាំងអគ្គិសនី និងក្នុងទិសដៅផ្ទុយពីដែនអគ្គិសនីផងដែរ។ ទិសដៅនៃដែនអគ្គិសនីគឺពីសក្តានុពលអគ្គិសនីខ្ពស់ទៅសក្តានុពលអគ្គិសនីទាប ខណៈពេលដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីពីសក្តានុពលទាបទៅសក្តានុពលខ្ពស់។ ចលនាចៃដន្យនៃអេឡិចត្រុងសេរីនីមួយៗមានល្បឿនលឿនណាស់ ខណៈពេលដែលចលនារួមនៃអេឡិចត្រុងសេរីក្នុងទិសដៅនៃកម្លាំងអគ្គិសនីមានល្បឿនយឺតណាស់។ ចលនារួមនៃអេឡិចត្រុងសេរីក្នុងទិសដៅនៃកម្លាំងអគ្គិសនីនេះក៏ត្រូវបានគេហៅថាល្បឿនរសាត់ផងដែរ។

ចរន្តអគ្គិសនីត្រូវបានកំណត់ថាជាលំហូរ នៃបន្ទុកអគ្គិសនី ឆ្លងកាត់ផ្នែកឆ្លងកាត់នៃខ្សែដឹកនាំក្នុងចន្លោះពេលជាក់លាក់មួយ។ តាមប្រពៃណី ទិសដៅនៃចរន្តអគ្គិសនីគឺដូចគ្នានឹងទិសដៅនៃចលនានៃបន្ទុកវិជ្ជមាន។ កិច្ចព្រមព្រៀងនេះត្រូវបានធ្វើឡើងមុនពេលដែលគេដឹងថាអ្វីដែលពិតជាផ្លាស់ទីនៅក្នុងខ្សែដឹកនាំគឺជាអេឡិចត្រុងសេរីដែលមានបន្ទុកអវិជ្ជមាន។ ទិសដៅនៃចលនាអេឡិចត្រុងនៅក្នុងខ្សែដឹកនាំគឺផ្ទុយពីទិសដៅនៃចរន្តអគ្គិសនី។ ដូច្នេះ នៅពេលពិភាក្សាអំពីចរន្តដែលហូរនៅក្នុងខ្សែដឹកនាំ អ្វីដែលមានន័យគឺលំហូរនៃបន្ទុកវិជ្ជមាន ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាចរន្តធម្មតា ពីព្រោះវាជាលទ្ធផលនៃកិច្ចព្រមព្រៀងនេះ។

រូបមន្តចរន្តអគ្គិសនី

តាមគណិតវិទ្យា ចរន្តអគ្គិសនីត្រូវបានបង្ហាញដោយសមីការ៖
I = ΔQ / Δt
ការពិពណ៌នាអំពីរូបមន្ត៖ I = ចរន្តអគ្គិសនី, ΔQ = បរិមាណបន្ទុកអគ្គិសនី, Δt = ចន្លោះពេល។

ឯកតានៃចរន្តអគ្គិសនី

ឯកតានៃបន្ទុកអគ្គិសនីគឺ Coulomb ឯកតានៃពេលវេលាគឺវិនាទី ដូច្នេះឯកតានៃចរន្តអគ្គិសនីគឺ Coulomb/វិនាទី។ Coulomb/វិនាទីក៏ត្រូវបានគេហៅថា Ampere ដែលដាក់ឈ្មោះតាមអ្នករូបវិទ្យាជនជាតិបារាំង Andre Marie Ampere (1775-1836)។ 1 Ampere = 1 Coulomb/វិនាទី (1 A = 1 C/s)។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ចរន្តអគ្គិសនី 1 Ampere គឺស្មើនឹងបន្ទុកអគ្គិសនី 1 Coulomb ដែលឆ្លងកាត់ផ្ទៃកាត់នៃខ្សែរយៈពេល 1 វិនាទី។ ក្រៅពីត្រូវបានបង្ហាញជា Amperes ចរន្តអគ្គិសនីក៏ត្រូវបានបង្ហាញជា milliamperes (1 mA = 10 ^-3 A), microamperes (1 μA = 10 ^-6 A), nanoamperes (1 nA = 10 ^-9 A) ឬ picoamperes (1 pA = 10 ^-12 A)។

ឧទាហរណ៍សំណួរទី 1:

ចរន្ត 2 អំពែរហូរកាត់ខ្សែមួយរយៈពេល 8 វិនាទី។ ចូរកំណត់ទំហំនៃបន្ទុកដែលឆ្លងកាត់ចំណុចមួយ និងចំនួនអេឡិចត្រុងនៅក្នុងបន្ទុកនោះ!
ការពិភាក្សា
គេដឹងថា៖
ចរន្តអគ្គិសនី (I) = 1 អំពែរ
ចន្លោះពេល (t) = 2 វិនាទី
បានសួរថា៖ បន្ទុក (Q) និងចំនួនអេឡិចត្រុង (e)
ចម្លើយ៖
រូបមន្តចរន្តអគ្គិសនី៖
ខ្ញុំ = Q/t
ការពិពណ៌នាអំពីរូបមន្ត៖ I = ចរន្តអគ្គិសនី, Q = បន្ទុកអគ្គិសនី, t = ចន្លោះពេល
បន្ទុកអគ្គិសនី៖
Q = It = (2 អំពែរ)(8 វិនាទី) = 16 គូឡុំ។

បន្ទុកអេឡិចត្រុងមួយគឺ 1,6 x 10-19 ^គូ ឡុំ ដូច្នេះបន្ទុក 16 គូឡុំមានអេឡិចត្រុងច្រើនដូច 16 C / 1,6 x ^10-19 គូឡុំ = 10 x 10-19 ^អេ ឡិចត្រុង។

ចរន្តអគ្គិសនី ល្បឿនរសាត់ និងដង់ស៊ីតេចរន្ត

ពិចារណាបន្ទុកវិជ្ជមានមួយដែលផ្លាស់ទីទៅខាងស្តាំដោយល្បឿនរសាត់ v ក្នុងទិសដៅនៃដែនអគ្គិសនី E នៅក្នុងខ្សែចម្លងដែលមានផ្ទៃកាត់ A។ បន្ទុកវិជ្ជមានផ្លាស់ទីចម្ងាយ s = vt ក្នុងអំឡុងពេលចន្លោះពេល t។

ប្រសិនបើចំនួនភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកក្នុងមួយបរិមាណ (ដង់ស៊ីតេភាគល្អិតដែលមានបន្ទុក) គឺ n ហើយបរិមាណនៃចំហាយគឺ A s = A vt នោះចំនួនភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកនៅក្នុងបរិមាណចំហាយគឺ n A v t។ ប្រសិនបើភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកនីមួយៗមានបន្ទុក q នោះបរិមាណបន្ទុកដែលឆ្លងកាត់ចុងចំហាយក្នុងអំឡុងពេលចន្លោះពេល t គឺ Q = nq A v t។ ដូច្នេះចរន្តអគ្គិសនីដែលហូរកាត់ចុងចំហាយគឺ I = Q/t = nq A v។ ខណៈពេលដែលដង់ស៊ីតេចរន្ត ឬចរន្តក្នុងមួយផ្ទៃកាត់ A គឺ J = I/A = nq v។ អាចសន្និដ្ឋានបានថាចរន្តដែលហូរក្នុងចំហាយគឺជាលទ្ធផលនៃការគុណនៃដង់ស៊ីតេនៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុក (n) ទំហំនៃបន្ទុកនៃភាគល្អិតនីមួយៗ (q) ផ្ទៃកាត់នៃចំហាយ (A) និងល្បឿនរសាត់នៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុក (v)។

សូមសិក្សាឧទាហរណ៍បញ្ហាខាងក្រោម ដើម្បីយល់ពីភាពខុសគ្នារវាងល្បឿននៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកនីមួយៗ និងល្បឿនរសាត់នៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកទាំងអស់។

ឧទាហរណ៍សំណួរទី 2:

ចរន្តថេរ 10 អំពែរហូរក្នុងខ្សែស្ពាន់ដែលមានផ្ទៃកាត់ 3 x 10^-6 m²ដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងសេរីគឺ 8,4 x 10²⁸ អេឡិចត្រុង/ម៉ែត្រ³កំណត់ល្បឿនរសាត់នៃអេឡិចត្រុងសេរី!
ការពិភាក្សា
គេដឹងថា៖
ចរន្តអគ្គិសនី (I) = 10 អំពែរ
ផ្ទៃកាត់ខ្សែ (A) = 3 x 10^-6 m²
ដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងសេរី (n) = 8,4 x 10²⁸ m^-3
បន្ទុកអេឡិចត្រុង (q) = 1,6 x 10^-19 C
បានសួរថា៖ ល្បឿនរសាត់អេឡិចត្រុងសេរី (v)
ចម្លើយ៖
ល្បឿនអេឡិចត្រុងត្រូវបានគណនាដោយប្រើរូបមន្តដែលបានទាញយកពីមុន៖

ការពិពណ៌នា៖ I = ចរន្តអគ្គិសនី, n = ដង់ស៊ីតេនៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុក = ដង់ស៊ីតេនៃអេឡិចត្រុងសេរី, q = បន្ទុកនៃអេឡិចត្រុងមួយ, A = ផ្ទៃកាត់នៃចរន្ត, v = ល្បឿនរសាត់អេឡិចត្រុង

ល្បឿនរសាត់អេឡិចត្រុងគឺ 0,248 x 10 ^-3 ម៉ែត្រ/វិនាទី = 0,248 មីលីម៉ែត្រ/វិនាទី។

អេឡិចត្រុងសេរីផ្លាស់ទីជាមួយគ្នាក្នុងខ្សែមួយក្នុងល្បឿន ០,២៤៨ មីលីម៉ែត្រក្នុងមួយវិនាទី។ ម្យ៉ាងវិញទៀត រៀងរាល់វិនាទី អេឡិចត្រុងសេរីទាំងអស់ផ្លាស់ទី ០,២៤៨ មីលីម៉ែត្រ។ នេះគឺជាល្បឿនយឺតណាស់។ ប្រសិនបើចលនារបស់អេឡិចត្រុងសេរីយឺតម្ល៉េះ ហេតុអ្វីបានជាភ្លើងអគ្គិសនីភ្លឺភ្លាមៗបន្ទាប់ពីកុងតាក់ត្រូវបានបើក?

ដើម្បីយល់ពីចំណុចនេះ សូមពិចារណាលំហូរអេឡិចត្រុងនៅក្នុងឧបករណ៍ដឹកនាំដូចជាលំហូរទឹកនៅក្នុងទុយោ។ ប្រសិនបើទុយោត្រូវបានបំពេញដោយទឹក នោះប្រសិនបើចុងម្ខាងនៃទុយោត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងម៉ាស៊ីនទឹក ទឹកនឹងហូរចេញពីចុងម្ខាងទៀតភ្លាមៗ។ ស្រដៀងគ្នានេះដែរ មានអេឡិចត្រុងសេរីនៅក្នុងខ្សែស្ពាន់ និងខ្សែអំពូលភ្លើង។ នៅពេលដែលកុងតាក់ត្រូវបានបើក ដែនអគ្គិសនីត្រូវបានបង្កើតឡើងជាមួយនឹងល្បឿនខិតជិតល្បឿនពន្លឺ (ល្បឿនពន្លឺ = 3 x 108 ^{ម៉ែត្រ} /វិនាទី) ដែលបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងសេរីចាប់ផ្តើមធ្វើចលនាជាមួយគ្នាភ្លាមៗ។ មានអេឡិចត្រុងសេរីរួចហើយនៅក្នុងខ្សែអំពូលភ្លើង ដូច្នេះអំពូលភ្លើងបើកភ្លាមៗ។