Pênasîna Herika Elektrîkê
Di rêberekî wekî sifir de, elektron hene ku bi leza bilind bi awayekî bêserûber û azad tevdigerin lê ji metalê dernakevin. Elektronên ku dikarin bi awayekî azad tevdigerin wekî elektronên azad têne binavkirin. Her çend elektron di hemû aliyan de bi awayekî azad tevdigerin jî, di aliyekî taybetî de herikîna tevahî ya 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, ji ber vê yekê zeviyeke elektrîkê di nav têla sifir de çêdibe. Hebûna zeviyeke elektrîkê dibe sedema ku elektronên azad hêza elektrîkê F = q E = e E biceribînin, ku F = hêza elektrîkê , e = barkirina elektronê, E = qada elektrîkê . Ev hêza elektrîkê dibe sedema ku hemî elektronên ku bi azadî digerin bi hev re lez bikin, ku di heman alî de wekî hêza elektrîkê ye.
Elektronên azad ên ku bi hev re diçin di navbera atomên ku di têla sifir de dimînin de ne, ji ber vê yekê hemî elektron li atoman dixin. Ev pevçûn dibe sedema guhertina rêça elektronên azad. Hemî van elektronan her gav hêzek elektrîkê tecrûbe dikin, ji ber vê yekê hemî elektron di heman rêça hêza elektrîkê de lez dibin. Piştî ku demekê diçin, elektronên azad bi atomên di têla sifir de li hev dikevin. Lê elektronên azad her gav hêzek elektrîkê tecrûbe dikin, ji ber vê yekê hemî elektron dîsa lez dibin. Ji ber vê yekê, ji bilî ku bi awayekî bêserûber di rêçên cûda de diçin, hemî elektronên azad jî bi hev re hêdî hêdî di rêça hêza elektrîkê de û di rêça berevajî ya zeviya elektrîkê de diçin. Rêça zeviya elektrîkê ji potansiyelek elektrîkê ya bilind ber bi potansiyelek elektrîkê ya nizm e, lê elektron ji potansiyelek nizm ber bi potansiyelek bilind ve diçin. Tevgera bêserûber a her elektrona azad xwedî lezek pir zû ye, lê tevgera bi elektronên azad di rêça hêza elektrîkê de xwedî lezek pir hêdî ye. Ev tevgera bi 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 barkê erênî re yek e. Ev peyman berî ku were zanîn ku tiştê ku bi rastî di rêberek de tevdigere elektronên azad ên bi barkê neyînî ne, hatiye çêkirin. Rêça tevgera elektronan di rêber de berevajî rêça herika elektrîkê ye. Ji ber vê yekê, heke em li ser herika ku di rêber de diherike nîqaş bikin, mebesta wê herikîna barkê erênî ye, ku jê re herika kevneşopî jî tê gotin ji ber ku ew encama peymanekê ye.
Hevkêşeya herikîna elektrîkê
Bi awayekî matematîkî, herika elektrîkê bi vê hevkêşeyê tê îfadekirin:
I = ΔQ / Δt
I = herika elektrîkê, ΔQ = mîqdara barkê elektrîkê, Δt = navbera demê.
Yekeya herikîna 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, navê fîzîknasê Fransî Andre Marie Ampere (1775-1836). 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 xaçerêya têlê 1 saniye derbas dibe. Ji bilî ku bi Amper têne îfadekirin, herikên elektrîkê bi mîlîamper (1 mA = 10-3 A ), mîkroamper (1 μA = 10-6 A), nano amper (1 nA = 10-9 A) an jî pîkoamper (1 pA = 10-12 A ) jî têne îfadekirin.
Nimûneya pirsgirêka 1:
Herikeke 2 Amperî bo 8 saniyan di nav têlê re derbas dibe. Mîqdara barkê ku di xalekê re derbas dibe û hejmara elektronên di wê barkê de diyar bike!
Tê zanîn:
Herika elektrîkê (I) = 1 Amper
Navbera demê (t) = 2 saniye
Tê xwestin: bar (Q) û hejmara elektronan (e)
Çare:
Hevkêşeya herika elektrîkê:
I = Q/t
I = herika elektrîkê, Q = barkê elektrîkê, t = navbera demê
Barê elektrîkê:
Q = I t = (2 Amper)(8 saniye) = 16 C.
Barê yek elektronê 1.6 x 10 -19 Coulomb e, ji ber vê yekê barê 16 Coulomb bi qasî 16C elektron hene / 1.6 x 10 -19 Coulomb = 10 x 10 19 elektron.
Herika elektrîkê, leza driftê, û dendika herikê
Barkê erênî yê ku bi leza rastê re diçe, û v ber bi qada elektrîkê E ve diçe, binirxîne.
li ser guhêrkerekî ku rûbera wê ya xaçerêyî A ye. Barkê erênî di navbera demê t de heta s = vt diçe.
Eger hejmara perçeyên barkirî li gorî qebareyê (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 e. Ger her perçeyek barkirî barekî q hebe, wê demê mîqdara barkê ku di navbera t de ji dawiya rêber re derbas dibe Q = nq A v t e. Ji ber vê yekê, herika elektrîkê ya ku di serê rêber re derbas dibe I = Q / t = nq A v e. Lê belê dendika 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 berhema pirbûna dendika perçeyên barkirî (n) e,
mîqdara barkêşiya her perçeyekî (q), qada rêber (A) û leza perçeyên barkêş (v).
Nimûneyên pirsên jêrîn bixwînin.
Nimûneya pirsgirêka 2:
Herikeke sabît a 10 amperî di têlekî sifir de ku rûbera wê ya xaçerêyî 3 x 10-6 m 2 ye, diherike . Tîrbûna elektrona azad 8.4 x 10 28 elektron/m 3 ye . Leza drifta elektrona azad diyar bike!
Tê zanîn:
Herika elektrîkê (I) = 10 Amper
Rûbera xaçerêya têl (A) = 3 x 10 -6 m2
Tîrbûna elektrona azad (n) = 8.4 x 10 28 m -3
Barê elektronê (q) = 1.6 x 10 -19 C
Xwestin: Leza drifta elektrona azad (v)
Çare:
Leza elektronan bi karanîna formuleke ku berê hatiye derxistin tê hesibandin:
I = herika elektrîkê, n = dendika perçeyên barkirî = dendika elektronê, q = barkirina yek elektronê, A = qada 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, di her saniyeyekê de, hemû elektronên azad heta 0.248 mîlîmetre diçin. Ev lezeke pir hêdî ye. Ger tevgera elektronên azad pir hêdî be, çima piştî vêxistina guhêrbarê, çiraya elektrîkê tavilê vêdikeve?
Ji bo têgihîştina vê yekê, elektron di rêber de mîna herikîna avê di hundirê lûleyê de diherikin. Ger lûle bi avê tijî be, wê hingê ger serê lûleyê bi şûşeyê ve girêdayî be, av tavilê ji serê lûleya din derdikeve. Bi heman awayî, di têla sifir û têla ampûlê de elektronên azad hene. Dema ku guhêrbar tê vekirin, qadeke elektrîkê bi leza nêzîkî leza ronahiyê çêdibe (leza ronahiyê = 3 x 10 8 metre/saniye), ku dibe sedema ku elektronên azad di wê gavê de bi hev re dest bi tevgerê bikin. Di têla ampûlê de jixwe elektronên azad hene, ji ber vê yekê ronahî di wê gavê de vêketî ye.
Pirsgirêk û çareserî
1. Herikeke sabît a 10 A di têlekê de 2 deqîqeyan heye. Çiqas ji mîqdara barkê di her cihekî de ji rêber re derbas dibe.
Tê zanîn:
Herika elektrîkê (I) = 10 A
Navbera demê (t) = 2 deqe = 2 x 60 saniye = 120 saniye
Dixwazin: Barkirin (Q)
Areserî:
Hevkêşeya herika elektrîkê:
I = q/t
I = herika elektrîkê, q = barkêşa elektrîkê, t = navbera demê
Barkirina elektrîkê:
Q = I t = (10)(120) = 1200 C
2. 60 C bark ji xalek di nav çerxê de 5 deqîqeyan derbas dibe. Herika elektrîkê çi ye?
Tê zanîn:
Navbera demê (t) = 5 deqe = 5 x 60 saniye = 300 saniye
Barê elektrîkê (Q) = 60 C
Tê xwestin: Herika elektrîkê (I)
Areserî:
Herika elektrîkê:
I = Q/t
Ez = 60 / 300
I = 0.2 Kulomb/saniye
I = 0.2 Amper
3. Yekîneya herika elektrîkê di sîstema SI de…
Çare
Kulomb/saniye
Kulomb/saniye, navekî taybetî lê hatiye kirin, Amper.
