برقي جریان

د بریښنایی جریان تعریف

د مسو په څېر د یو کنډکټر دننه، داسې الکترونونه شتون لري چې په آزاده او ناڅاپي ډول په لوړ سرعت سره حرکت کوي مګر له فلز څخه نه تښتي. هغه الکترونونه چې په آزاده توګه حرکت کولی شي آزاد الکترونونه بلل کیږي. که څه هم الکترونونه په ټولو لارښوونو کې په آزاده توګه حرکت کوي، په هیڅ ځانګړي لوري کې د الکترونونو خالص جریان شتون نلري. دا حالت هغه وخت رامینځته کیږي کله چې د مسو تار د دواړو پایونو ترمنځ احتمالي توپیر شتون ونلري.

کله چې تار د بریښنا سرچینې سره وصل شي، د مسو د تار د دواړو سرونو ترمنځ یو احتمالي توپیر رامینځته کیږي، په دې توګه د مسو په تار کې بریښنایی ساحه رامینځته کوي. د بریښنایی ساحې شتون د آزاد الکترونونو د بریښنایی ځواک F = q E = e E تجربه کولو لامل کیږي ، چیرې چې F = بریښنایی ځواک، e = د الکترون چارج، E = بریښنایی ساحه . بریښنایی ځواک د دې لامل کیږي چې ټول آزاد حرکت کونکي الکترونونه د بریښنایی ځواک په څیر په ورته لوري کې یو عام سرعت تجربه کړي.

دا آزاد الکترونونه، چې یوځای حرکت کوي، د مسو په تار کې د ثابت اتومونو ترمنځ موقعیت لري، چې ټول الکترونونه د دې اتومونو سره ټکر کوي. دا ټکرونه د دې لامل کیږي چې آزاد الکترونونه د خپل حرکت لوري ته بدلون ورکړي. دا ټول الکترونونه په دوامداره توګه د بریښنایی ځواک تابع دي، چې دوی د بریښنایی ځواک په څیر په ورته لوري کې ګړندي کوي. د یوې شیبې لپاره حرکت کولو وروسته، آزاد الکترونونه بیا د مسو په تار کې د اتومونو سره ټکر کوي. په هرصورت، آزاد الکترونونه تل د بریښنایی ځواک تابع دي، چې ټول الکترونونه بیا ګړندي کوي.

نو، د مختلفو لارښوونو په ناڅاپي ډول حرکت کولو سربیره، ټول آزاد الکترونونه د بریښنایی قوې په لور او د بریښنایی ساحې په مخالف لوري کې ورو ورو یوځای حرکت کوي. د بریښنایی ساحې لوري د لوړ بریښنایی پوټینشیل څخه ټیټ بریښنایی پوټینشیل ته ده، پداسې حال کې چې الکترونونه د ټیټ پوټینشیل څخه لوړ پوټینشیل ته حرکت کوي. د هر آزاد الکترون ناڅاپي حرکت خورا ګړندی سرعت لري، پداسې حال کې چې د بریښنایی قوې په لور د آزاد الکترونونو ډله ایز حرکت خورا ورو سرعت لري. د بریښنایی قوې په لور د آزاد الکترونونو دا ډله ایز حرکت د ډریفت سرعت هم بلل کیږي.

برقي جریان د یو ځانګړي وخت وقفې په اوږدو کې د یو کنډکټر د کراس برخې له لارې د بریښنایی چارج جریان په توګه تعریف شوی . د دودیزې لارې له مخې، د بریښنایی جریان لوري د مثبت چارجونو د حرکت لوري سره ورته ده. دا تړون مخکې له دې چې دا معلومه شي چې هغه څه چې په حقیقت کې په کنډکټر کې حرکت کوي آزاد، منفي چارج شوي الکترونونه دي جوړ شوی و. په کنډکټر کې د الکترون حرکت لوري د بریښنایی جریان لوري سره مخالف دی. له همدې امله، کله چې په کنډکټر کې د جریان په اړه بحث کیږي، هغه څه چې معنی لري د مثبت چارجونو جریان دی، چې د دودیز جریان په نوم هم پیژندل کیږي ځکه چې دا د دې تړون پایله ده.

د بریښنا جریان فورمول

په ریاضيکي لحاظ، بریښنایی جریان د معادلې په واسطه څرګندیږي:
زه = ΔQ / Δt
د فورمول توضیحات: I = بریښنایی جریان، ΔQ = د بریښنایی چارج اندازه، Δt = د وخت وقفه.

د برېښنايي جریان واحد

د بریښنایی چارج واحد کولمب دی، د وخت واحد دوهم دی، نو د بریښنایی جریان واحد کولمب/ثانوي دی. کولمب/ثانوي امپیر هم ویل کیږي ، چې د فرانسوي فزیک پوه، اندرې ماري امپیر (۱۷۷۵-۱۸۳۶) په نوم نومول شوی. ۱ امپیر = ۱ کولمب/ثانوي (۱ A = ۱ C/s). په بل عبارت، د ۱ امپیر بریښنایی جریان د ۱ کولمب بریښنایی چارج سره مساوي دی چې د تار د کراس سیکشنل ساحې څخه د ۱ ثانیې لپاره تیریږي. په امپیر کې د څرګندیدو سربیره، بریښنایی جریان په ملی امپیر (۱ mA = ۱۰ ^-۳ A)، مایکرو امپیر (۱ μA = ۱۰ ^-۶ A)، نانو امپیر (۱ nA = ۱۰ ^-۹ A) یا پیکومپیر (۱ pA = ۱۰ ^-۱۲ A) کې هم څرګندیږي.

د مثال پوښتنه ۱:

د 2 امپیرونو جریان د 8 ثانیو لپاره د تار څخه تیریږي. د یوې نقطې څخه د تیریدونکي چارج شدت او په هغه چارج کې د الکترونونو شمیر معلوم کړئ!
بحث
دا معلومه ده چې:
برقي جریان (I) = ۱ امپیر
د وخت وقفه (t) = 2 ثانیې
وپوښتل شول: چارج (Q) او د الکترونونو شمیر (e)
ځواب:
د بریښنا جریان فورمول:
زه = Q/t
د فورمول توضیحات: I = بریښنایی جریان، Q = بریښنایی چارج، t = د وخت وقفه
برقي چارج:
Q = I t = (2 Ampere)(8 ثانیې) = 16 کولمبونه.

د یو الکترون چارج ۱.۶ x ۱۰ ^-۱۹ کولمب دی نو د ۱۶ کولمبونو چارج دومره الکترونونه لري لکه ۱۶ سانتي ګراد / ۱.۶ x ۱۰ ^-۱۹ کولمبونه = ۱۰ x ۱۰ ^۱۹ الکترونونه.

د برېښنا جریان، د جریان سرعت او د جریان کثافت

په پام کې ونیسئ چې مثبت چارج د A کراس سیکشنل ساحې لرونکي کنډکټر کې د بریښنایی ساحې E په لور د v د حرکت سرعت سره ښي خوا ته حرکت کوي. مثبت چارج د t وخت وقفې په جریان کې s = vt واټن حرکت کوي.

که چیرې د هر حجم (چارج شوي ذراتو کثافت) کې د چارج شوي ذراتو شمیر n وي او د کنډکټر حجم A s = A vt وي، نو د کنډکټر حجم کې د چارج شوي ذراتو شمیر n A v t وي. که چیرې هر چارج شوی ذره د q چارج ولري نو د هغه چارج اندازه چې د وخت وقفې t په جریان کې د کنډکټر له پای څخه تیریږي Q = nq A v t ده. نو د کنډکټر له پای څخه بهیدونکی بریښنایی جریان I = Q/t = nq A v دی. پداسې حال کې چې د کراس سیکشنل ساحې A لپاره د اوسني کثافت یا جریان J = I/A = nq v دی. دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې په کنډکټر کې بهیدونکی جریان د چارج شوي ذراتو کثافت (n) ضرب کولو، د هر ذرې د چارج شدت (q)، د کنډکټر د کراس سیکشنل ساحې (A) او د چارج شوي ذراتو د حرکت سرعت (v) پایله ده.

د هرې چارج شوې ذرې د سرعت او د ټولو چارج شوې ذرې د حرکت سرعت ترمنځ توپیر پوهیدو لپاره لاندې مثالي ستونزه مطالعه کړئ.

د مثال پوښتنه ۱:

د مسو په تار کې د 10 امپیرونو دوامداره جریان جریان لري چې د 3 x 10 کراس سیکشنل ساحه لري^-6 m². د ازاد الکترون کثافت 8,4 x 10 دی²⁸ الکترونونه/متر³د ازادو الکترونونو د څرخېدو سرعت معلوم کړئ!
بحث
دا معلومه ده چې:
برقي جریان (I) = ۱ امپیر
د تار د مقطعې ساحه (A) = 3 x 10^-6 m²
د ازاد الکترون کثافت (n) = 8,4 x 10²⁸ m^-3
د الکترون چارج (q) = ۱.۶ x ۱۰^-19 C
وپوښتل شول: د الکترونونو د ازاد جریان سرعت (v)
ځواب:
د الکترونونو سرعت د مخکې اخیستل شوي فورمول په کارولو سره محاسبه کیږي:

توضیحات: I = بریښنایی جریان، n = د چارج شوي ذراتو کثافت = د آزادو الکترونونو کثافت، q = د یو الکترون چارج، A = د کنډکټر د کراس سیکشن ساحه، v = د الکترون د جریان سرعت

د الکترون د څرخېدو سرعت 0,248 x 10 ^-3 متره/ثانیه = 0,248 ملي متره/ثانیه دی.

ازاد الکترونونه په یوه تار کې د ۰.۲۴۸ ملي مترو په سرعت سره په یوه ثانیه کې حرکت کوي. په بل عبارت، په هره ثانیه کې ټول ازاد الکترونونه ۰.۲۴۸ ملي مترو حرکت کوي. دا یو ډېر ورو سرعت دی. که د ازاد الکترونونو حرکت دومره ورو وي، نو ولې د سویچ له چالانولو وروسته سمدلاسه بریښنایی څراغ روښانه کیږي؟

د دې د پوهیدو لپاره، په یوه کنډکټر کې د الکترونونو جریان د نلی کې د اوبو جریان په څیر په پام کې ونیسئ. که نلی له اوبو ډک وي، نو که د نلی یو پای د نل سره وصل وي، نو اوبه به سمدلاسه له بلې پای څخه راوځي. په ورته ډول، د مسو په تار او د رڼا بلب تار کې آزاد الکترونونه شتون لري. کله چې سویچ چالان شي، د بریښنا ساحه د رڼا سرعت ته نږدې سرعت سره رامینځته کیږي (د رڼا سرعت = 3 x 108 ^متره / ثانیه)، چې د دې لامل کیږي چې آزاد الکترونونه سمدلاسه یوځای حرکت پیل کړي. د رڼا بلب تار کې دمخه آزاد الکترونونه شتون لري، نو د رڼا بلب سمدلاسه روښانه کیږي.