Famaritana ny herinaratra
Ao amin'ny mpitondra herinaratra toy ny varahina, misy elektrôna izay mihetsika kisendrasendra amin'ny hafainganam-pandeha avo lenta nefa tsy miala amin'ny metaly. Ny elektrôna izay afaka mihetsika malalaka dia antsoina hoe elektrôna afaka. Na dia mihetsika malalaka amin'ny lafiny rehetra aza ny elektrôna, dia tsy misy fikorianan'ny elektrôna manontolo amin'ny lafiny iray. Mitranga io toe-javatra io rehefa tsy misy fahasamihafana mety hitranga eo amin'ny tendrony roa amin'ny tariby varahina.
Rehefa ampifandraisina amin'ny loharanon-jiro ny tariby, dia misy fahasamihafan'ny hery mety hitranga eo amin'ny tendrony roa amin'ny tariby varahina, ka miseho ao anatin'ilay tariby varahina ny saha elektrika. Ny fisian'ny saha elektrika dia mahatonga ireo elektrôna afaka hiaina ny herin'ny herinaratra F = q E = e E, izay F = herin'ny herinaratra , e = fiampangan'ny elektrôna, E = saha elektrika . Io hery elektrika io dia mahatonga ireo elektrôna rehetra mihetsika malalaka hiara-mihafaingana, izay mitovy lalana amin'ny herin'ny herinaratra.
Ireo elektrôna afaka miara-mihetsika dia eo anelanelan'ireo atôma mijanona ao amin'ny tariby varahina ka mifandona amin'ireo atôma ny elektrôna rehetra. Ny fifandonana dia miteraka fiovan'ny lalana izoran'ireo elektrôna afaka. Ireo elektrôna rehetra ireo dia miaina hery elektrika foana ka miha-hafainganam-pandeha amin'ny lalana mitovy amin'ny lalana izoran'ny hery elektrika ny elektrôna rehetra. Rehefa avy mihetsika vetivety, dia mifandona amin'ny atôma ao amin'ny tariby varahina ny elektrôna afaka. Saingy miaina hery elektrika foana ny elektrôna afaka ka miha-hafainganam-pandeha indray ny elektrôna rehetra. Noho izany, ankoatra ny fihetsehana kisendrasendra amin'ny lalana samihafa, dia miara-mihetsika miadana amin'ny lalana izoran'ny hery elektrika sy amin'ny lalana mifanohitra amin'ny saha elektrika ihany koa ny elektrôna afaka rehetra. Ny lalana izoran'ny saha elektrika dia avy amin'ny hery elektrika avo lenta mankany amin'ny hery elektrika ambany, raha toa kosa ka mifindra avy amin'ny hery ambany mankany amin'ny hery avo lenta ny elektrôna. Ny fihetsehana kisendrasendra ataon'ny elektrôna afaka tsirairay dia manana hafainganam-pandeha haingana dia haingana, raha toa kosa ka miadana dia miadana ny fihetsehana miaraka amin'ny elektrôna afaka mankany amin'ny lalana izoran'ny hery elektrika. Ity fihetsehana miaraka amin'ny elektrôna afaka mankany amin'ny lalana izoran'ny hery elektrika ity dia antsoina koa hoe hafainganam-pandehan'ny fivezivezena.
Ny fikorianan'ny herinaratra dia faritana ho ny fikorianan'ny fiampangana herinaratra amin'ny alalan'ny fizarana mitsivalana amin'ny mpitarika iray mandritra ny elanelam-potoana iray. Araka ny fifanarahana, ny lalana izoran'ny herinaratra dia mitovy amin'ny lalana izoran'ny fiampangana tsara. Natao talohan'ny nahafantarana fa ny tena mihetsika ao amin'ny mpitarika iray dia ireo elektrôna afaka misy fiampangana ratsy. Mifanohitra amin'ny lalana izoran'ny herinaratra ny lalana izoran'ny fihetsehan'ny elektrôna ao amin'ny mpitarika. Koa raha miresaka momba ny fikorianan'ny herinaratra ao amin'ny mpitarika isika, ny tiana holazaina dia ny fikorianan'ny fiampangana tsara, izay antsoina koa hoe fikorianan-jiro mahazatra satria vokatry ny fifanarahana izany.
Ny fitoviana amin'ny herinaratra
Ara-matematika, ny fikorianan'ny herinaratra dia aseho amin'ny alalan'ny fampitoviana:
I = ΔQ / Δt
I = courant elektrika, ΔQ = habetsaky ny fiampangana herinaratra, Δt = elanelam-potoana.
Unity ny herinaratra
Coulomb ny singa mamaritra ny fiampangana herinaratra, segondra kosa ny singa mamaritra ny fotoana, ka Coulomb/segondra ny singa mamaritra ny fikorianan'ny herinaratra. Ampere koa no iantsoana ny Coulomb/segondra, anaran'ilay mpahay fizika frantsay Andre Marie Ampere (1775-1836). 1 Ampere = 1 Coulomb/segondra (1 A = 1 C/s). Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny fikorianan'ny herinaratra 1 Ampere dia mitovy amin'ny fiampangana herinaratra 1 Coulomb izay mandalo amin'ny velaran-tariby mandritra ny 1 segondra. Ankoatra ny aseho amin'ny Amperes, ny fikorianan'ny herinaratra dia aseho amin'ny milliamperes (1 mA = 10 -3 A), microamperes (1 μA = 10 -6 A), nanoamperes (1 nA = 10-9 A) na picoamperes (1 pA = 10 -12 A).
Olana santionany 1:
Misy herinaratra 2 Ampere mikoriana mamaky ny tariby mandritra ny 8 segondra. Fantaro ny habetsaky ny fiampangana mandalo amin'ny teboka iray sy ny isan'ny elektrôna ao amin'io fiampangana io!
Fantatra:
Rivotra elektrika (I) = 1 Ampere
Elanelana fotoana (t) = 2 segondra
Tadiavo: fiampangana (Q) sy isan'ny elektrôna (e)
vahaolana:
Fitoviana amin'ny herinaratra:
I = Q/t
I = courant elektrika, Q = fiampangana elektrika, t = elanelam-potoana
Fiakaran'ny herinaratra:
Q = I t = (2 Ampere)(8 segondra) = 16 C.
Ny fiampangana ny elektrôna iray dia 1.6 x 10 -19 Coulomb, noho izany ny fiampangana ny 16 Coulombs dia manana elektrôna mitovy amin'ny 16 C / 1.6 x 10 -19 Coulomb = 10 x 10 19 elektrôna.
Rivotra elektrika, hafainganam-pandehan'ny fivezivezena, ary hakitroky ny rivotra
Avereno jerena ny fiampangana tsara izay mihetsika miankavanana miaraka amin'ny hafainganam-pandeha, mihelina v manaraka ny lalana misy ny saha elektrika E.
eo amin'ny mpitarika iray izay manana velarana fizarana A. Ny fiampangana tsara dia mifindra hatrany amin'ny s = vt mandritra ny elanelam-potoana t.
Raha n ny isan'ny poti-javatra misy fiampangana isaky ny volume (hakitroky ny poti-javatra misy fiampangana) ary A s = A vt ny volume-n'ny conducteur,
dia n A v t ny isan'ny poti-javatra misy fiampangana ao amin'ny haben'ny mpitarika. Raha toa ka q ny fiampangana ny poti-javatra misy fiampangana tsirairay dia Q = nq A v t ny habetsaky ny fiampangana mandalo amin'ny faran'ny mpitarika mandritra ny elanelam-potoana t. Noho izany, ny herinaratra mikoriana amin'ny tendron'ny mpitarika dia I = Q / t = nq A v. Raha toa ka J = I / A = nq v ny hakitroky ny herinaratra na ny herinaratra isaky ny velaran-tany A.
Azo tsoahina fa ny courant mikoriana ao amin'ny conducteur dia vokatry ny fampitomboana ny hakitroky ny poti-javatra misy fiampangana (n),
ny habetsaky ny fiampangana ho an'ny singa tsirairay (q), ny velaran'ny mpitarika (A) ary ny hafainganam-pandehan'ny singa misy fiampangana (v).
Halalino ireto fanontaniana ohatra manaraka ireto.
Olana santionany 2:
Misy courant tsy miova 10 amperes mikoriana ao anaty tariby varahina manana velaran-tany 3 x 10 -6 m² . Ny hakitroky ny elektrôna afaka dia 8.4 x 10 = 28 elektrôna /m² . Fantaro ny hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna afaka!
Fantatra:
Rivotra elektrika (I) = 10 Ampere
Velaran'ny fizarana tariby (A) = 3 x 10 -6 m2
Hakitry ny elektrôna afaka (n) = 8.4 x 1028 m -3
Fiakaran'ny elektrôna (q) = 1.6 x 10 -19 C
Tadiavo: Hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna malalaka (v)
vahaolana:
Ny hafainganam-pandehan'ny elektrôna dia kajy amin'ny fampiasana raikipohy efa nalaina teo aloha:
I = courant elektrika, n = hakitroky ny poti-javatra misy fiampangana = hakitroky ny elektrôna, q = fiampangana elektrôna iray, A = velaran-tany miampita amin'ny mpitondra herinaratra, v = hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna
Ny hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna dia 0.248 x 10 -3 metatra/segondra = 0.248 milimetatra/segondra.
Miara-mihetsika ao anaty tariby amin'ny hafainganam-pandeha 0.248 milimetatra isan-tsegondra ny elektrôna afaka. Raha lazaina amin'ny teny hafa, isaky ny segondra, dia mihetsika hatramin'ny 0.248 milimetatra ny elektrôna afaka rehetra. Hafainganam-pandeha miadana dia miadana izany. Raha miadana dia miadana ny fihetsehan'ny elektrôna afaka, nahoana no mirehitra avy hatrany ny jiro elektrika rehefa avy mirehitra ny switch?
Mba hahatakarana izany, mikoriana ao amin'ny mpitarika ny elektrôna toy ny fikorianan'ny rano ao anatin'ny fantsona. Raha feno rano ny fantsona, dia raha mifandray amin'ny paompy ny tendrony iray amin'ny fantsona, dia mivoaka avy hatrany avy amin'ny tendrony iray amin'ny fantsona iray hafa ny rano. Toy izany koa, misy elektrôna afaka ao amin'ny tariby varahina sy ny tariby takamoa. Rehefa alefa ny switch, dia mipoitra ny saha elektrika miaraka amin'ny hafainganam-pandeha manakaiky ny hafainganam-pandehan'ny hazavana (hafainganam-pandehan'ny hazavana = 3 x 108 metatra /segondra), izay mahatonga ny elektrôna afaka hiara-mihetsika amin'io fotoana io. Efa misy elektrôna afaka ao amin'ny tariby takamoa ka mirehitra amin'io fotoana io ny jiro.
Olana sy vahaolana
1. Misy herinaratra tsy miovaova 10 A ao anaty tariby mandritra ny 2 minitra. Ohatrinona amin'ny habetsaky ny fiampangana no mandalo amin'ny mpitarika amin'ny toerana rehetra.
Fantatra:
Rivotra elektrika (I) = 10 A
Elanelana fotoana (t) = 2 minitra = 2 x 60 segondra = 120 segondra
Tadiavo: Fiampangana (Q)
vahaolana:
Fitoviana amin'ny fikorianan'ny herinaratra:
I = q/t
I = ny courant elektrika, q = ny fiampangana elektrika, t = ny elanelam-potoana
Ny fiampangana herinaratra:
Q = I t = (10)(120) = 1200 C
2. Misy fiampangana 60 C mandalo amin'ny teboka iray ao amin'ny fizaran-tany mandritra ny 5 minitra. Inona ny fikorianan'ny herinaratra?
Fantatra:
Ny elanelam-potoana (t) = 5 minitra = 5 x 60 segondra = 300 segondra
Ny fiampangana herinaratra (Q) = 60 C
Tadiavo: Ny herinaratra (I)
vahaolana:
Ny herinaratra:
I = Q/t
I = 60 / 300
I = 0.2 Coulomb/segondra
I = 0.2 Ampere
3. Ny singa maneho ny herinaratra ao amin'ny rafitra SI dia…
vahaolana
Coulombs/segondra
Coulomb/segondra, nomena anarana manokana hoe Ampere.
