Pênasîna herika elektrîkê
Di hundirê rêberekî wekî sifir de, elektron hene ku bi leza bilind bi awayekî azad û bêserûber diçin û tên lê ji metalê dernakevin. Elektronên ku dikarin bi awayekî azad biçin jê re elektronên azad tê gotin. Her çend elektron di hemû aliyan de bi awayekî azad diçin jî, di tu aliyekî taybetî de herikîna net a elektronan tune ye. Ev rewş wê demê çêdibe ku di navbera her du serên têla sifir de ferqa potansiyel tune be.
Dema ku têl bi çavkaniyek elektrîkê ve tê girêdan, ferqeke potansiyel di navbera her du serên têla sifir de çêdibe, bi vî awayî di têla sifir de zeviyek elektrîkê çêdike. Hebûna zeviyek elektrîkê dibe sedema ku elektronên azad hêzek elektrîkê F = q E = e E biceribînin , ku F = hêza elektrîkê, e = barkirina elektronê, E = zeviya elektrîkê ye . Hêza elektrîkê dibe sedema ku hemî elektronên ku bi azadî diçin lezdanek hevpar di heman alî de wekî hêza elektrîkê biceribînin.
Ev elektronên azad, ku bi hev re diçin û tên, di navbera atomên bêliv ên di têla sifir de cih digirin, ev yek dibe sedema ku hemû elektron bi van atoman re li hev bikevin. Ev pevçûn dibin sedema ku elektronên azad rêça tevgera xwe biguherînin. Hemû ev elektron bi berdewamî di bin bandora hêzek elektrîkê de ne, ev yek dibe sedema ku ew di heman rêça hêza elektrîkê de leztir bibin. Piştî ku demekê dimeşin, elektronên azad dîsa bi atomên di têla sifir de li hev dikevin. Lêbelê, elektronên azad her tim di bin bandora hêzek elektrîkê de ne, ev yek dibe sedema ku hemû elektron dîsa leztir bibin.
Ji ber vê yekê, ji bilî ku bi awayekî bêserûber di aliyên cûda de diçin û tên, hemû elektronên azad di heman demê de bi hev re hêdî hêdî di rêça hêza elektrîkê û di rêça berevajî ya zeviya elektrîkê de diçin. Rêça zeviya elektrîkê ji potansiyela elektrîkê ya bilind ber bi potansiyela elektrîkê ya nizm e, lê elektron ji potansiyela nizm ber bi potansiyela bilind ve diçin. Tevgera bêserûber a her elektrona azad xwedî leza pir zû ye, lê tevgera kolektîf a elektronên azad di rêça hêza elektrîkê de xwedî leza pir hêdî ye. Ev tevgera kolektîf a elektronên azad di rêça hêza elektrîkê de jî wekî leza driftê tê binavkirin.
Herika elektrîkê wekî herikîna barkê elektrîkê di nav xaçerêyek rêberek de di nav demek diyarkirî de tê pênasekirin . Li gorî peymanê, rêça herika elektrîkê bi rêça tevgera barkên erênî re yek e. Ev lihevkirin berî ku were zanîn ku tiştê ku bi rastî di rêberek de tevdigere elektronên azad û bi barkirina neyînî ne, hatiye çêkirin. Rêça tevgera elektronan di rêberek de berevajî rêça herika elektrîkê ye. Ji ber vê yekê, dema ku li ser herika ku di rêberek de diherike tê nîqaş kirin, mebesta me herikîna barkên erênî ye, ku wekî herika kevneşopî jî tê zanîn ji ber ku ew encama vê lihevkirinê ye.
Formula herika elektrîkê
Bi awayekî matematîkî, herika elektrîkê bi vê hevkêşeyê tê îfadekirin:
I = ΔQ / Δt
Ravekirina formulê: I = herika elektrîkê, ΔQ = mîqdara barkirina elektrîkê, Δt = navbera demê.
Yekîneya herika elektrîkê
Yekîneya barkirina elektrîkê Coulomb e, yekîneya demê saniye ye, ji ber vê yekê yekîneya herika elektrîkê Coulomb/saniye ye. Coulomb/saniye jî wekî Amper tê binavkirin , ku navê xwe ji fîzîknasê Fransî Andre Marie Ampere (1775-1836) digire. 1 Amper = 1 Coulomb/saniye (1 A = 1 C/s). Bi gotineke din, herika elektrîkê ya 1 Amper wekhevî barkirina elektrîkê ya 1 Coulomb e ku ji qadeke xaçerêyî ya têlê 1 saniye derbas dibe. Ji bilî ku bi Amper tê îfadekirin, herika elektrîkê bi mîlîamper (1 mA = 10-3 A ), mîkroamper (1 μA = 10-6 A ), nanoamper (1 nA = 10-9 A ) an jî pîkoamper (1 pA = 10-12 A) jî tê îfadekirin.
Nimûneya pirsa 1:
Herikeke 2 Amperî bo 8 çirkeyan di nav têlekî re derbas dibe. Mezinahiya barkêşiya ku di xalekê re derbas dibe û hejmara elektronên di wê barkêşiyê de diyar bike!
Nîqaş
Tê zanîn ku:
Herika elektrîkê (I) = 1 Amper
Navbera demê (t) = 2 saniye
Pirsî: bar (Q) û hejmara elektronan (e)
Bersiv:
Formula herika elektrîkê:
I = Q/t
Ravekirina formulê: I = herika elektrîkê, Q = barkêşa elektrîkê, t = navbera demê
Barê elektrîkê:
Q = I t = (2 Amper)(8 saniye) = 16 Kulomb.
Barê yek elektronê 1,6 x 10-19 Coulombs e , ji ber vê yekê barekî 16 Coulombs bi qasî 16C elektron hene / 1,6 x 10-19 Coulombs = 10 x 10 19 elektron.
Herika elektrîkê, leza driftê û dendika herikê
Barkê erênî bifikirin ku di guhêrkerekî bi rûbera xaçerêya A de bi leza drifta v ber bi rastê ve diçe. Barkê erênî di navbera demê t de bi mesafeyek s = vt diçe.
Eger hejmara perçeyên barkirî di her qebareyê de (tîrbûna perçeyên barkirî) n be û qebareya rêber A s = A vt be, wê demê hejmara perçeyên barkirî di qebareya rêber de n A v t ye. Eger her perçeyek barkirî barek q hebe, wê demê mîqdara barkê ku di navbera demê t de ji dawiya rêber re derbas dibe Q = nq A v t ye. Ji ber vê yekê herika elektrîkê ya ku di dawiya rêber re derbas dibe I = Q/t = nq A v ye. Di heman demê de tîrbûna herikê an herika li gorî qada xaçerêya A J = I/A = nq v ye. Dikare were encam kirin ku herika ku di rêber de diherike encama pirbûna tîrbûna perçeyên barkirî (n), mezinahiya barkirina her perçeyekê (q), qada xaçerêya rêber (A) û leza drifta perçeyên barkirî (v) ye.
Ji bo fêmkirina cudahiya di navbera leza her perçeyek barkirî û leza driftê ya hemî perçeyên barkirî de, mînaka pirsgirêka jêrîn lêkolîn bikin.
Nimûneya pirsa 2:
Herikeke domdar a 10 Amper di nav têlek sifir de bi qada xaçerêya 3 x 10 diherike.-6 m2Tîrbûna elektrona azad 8,4 x 10 e.28 elektron/m3Leza drifta elektronên azad diyar bike!
Nîqaş
Tê zanîn ku:
Herika elektrîkê (I) = 10 Amper
Rûbera xaçerêya têl (A) = 3 x 10-6 m2
Tîrbûna elektrona azad (n) = 8,4 x 1028 m-3
Barê elektronê (q) = 1,6 x 10-19 C
Pirsî: Leza drifta elektrona azad (v)
Bersiv:
Leza elektronan bi karanîna formula berê hatî wergirtin tê hesibandin:
Terîf: I = herika elektrîkê, n = tîrbûna perçeyên barkirî = tîrbûna elektronên azad, q = barkirina yek elektronê, A = rûbera xaçerêya rêber, v = leza drifta elektronê
Leza drifta elektronan 0,248 x 10 -3 metre/saniye = 0,248 mîlîmetre/saniye ye.
Elektronên azad di têlekê de bi leza 0,248 mîlîmetre di saniyeyê de bi hev re diçin û tên. Bi gotineke din, her saniyeyekê hemû elektronên azad 0,248 mîlîmetre diçin û tên. Ev lezeke pir hêdî ye. Ger tevgera elektronên azad ewqas hêdî be, çima çirayek elektrîkê piştî vêxistina guhêrbar tavilê vêdikeve?
Ji bo fêmkirina vê yekê, herikîna elektronan di rêberekê de wekî herikîna avê di lûleyekê de bifikirin. Ger lûle bi avê tijî be, wê hingê ger serê lûleyê bi lûleyekê ve girêdayî be, av dê tavilê ji serê din biherike. Bi heman awayî, di têla sifir û têla ampûlê de elektronên azad hene. Dema ku guhêrbar tê vekirin, zeviyek elektrîkê bi leza nêzîkî leza ronahiyê çêdibe (leza ronahiyê = 3 x 108 metre / çirke), ku dibe sedema ku elektronên azad tavilê dest bi tevgerê bikin. Di têla ampûlê de jixwe elektronên azad hene, ji ber vê yekê ampûl tavilê vêdikeve.
