بریښنا موجوده

د بریښنایی جریان تعریف

په یوه کنډکټر لکه مسو کې، داسې الکترونونه شتون لري چې په ناڅاپي ډول په لوړ سرعت سره په آزاده توګه 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 یو ځانګړي لوري کې د الکترونونو بشپړ جریان شتون نلري. دا حالت هغه وخت رامینځته کیږي کله چې د مسو تار د دواړو پایونو ترمنځ هیڅ احتمالي توپیر شتون ونلري.

کله چې تار د بریښنایی سرچینې سره وصل شي، د مسو د تار د دواړو سرونو ترمنځ یو احتمالي توپیر رامینځته کیږي، نو د مسو د تار دننه یو بریښنایی ساحه ښکاري. د بریښنایی ساحې شتون د آزادو 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 . دا بریښنایی ځواک د ټولو الکترونونو چې په آزاده توګه حرکت کوي یوځای ګړندي کولو لامل کیږي، کوم چې د بریښنایی ځواک په څیر ورته لار ده.

هغه آزاد الکترونونه چې یوځای حرکت کوي د هغو اتومونو ترمنځ دي چې د مسو په تار کې پاتې کیږي ترڅو ټول الکترونونه د اتومونو سره ټکر وکړي. ټکر د آزاد الکترونونو لوري ته بدلون راولي. دا ټول الکترونونه تل د بریښنا ځواک تجربه کوي ترڅو ټول الکترونونه د بریښنایی ځواک په لور په ورته لوري کې ګړندي شي. د یوې شیبې لپاره حرکت کولو وروسته، آزاد الکترونونه د مسو په تار کې د اتومونو سره ټکر کوي. مګر آزاد الکترونونه تل د بریښنا ځواک تجربه کوي ترڅو ټول الکترونونه بیا ګړندي شي. نو په مختلفو لارښوونو کې په ناڅاپي ډول حرکت کولو سربیره، ټول آزاد الکترونونه هم د بریښنایی ځواک په لور او د بریښنایی ساحې په مخالف لوري کې ورو ورو یوځای حرکت کوي. د بریښنایی ساحې لوري د لوړ بریښنایی ظرفیت څخه ټیټ بریښنایی ظرفیت ته ده، پداسې حال کې چې الکترونونه د ټیټ ظرفیت څخه لوړ ظرفیت ته حرکت کوي. د هر آزاد الکترون تصادفي حرکت خورا ګړندی سرعت لري، پداسې حال کې چې د بریښنایی ځواک په لور د آزاد الکترونونو سره حرکت خورا ورو سرعت لري. د بریښنایی ځواک په لور د آزاد الکترونونو سره دا حرکت د ډریفت سرعت هم ویل کیږي.

برقي جریان د یو ټاکلي وخت وقفې په جریان کې د یو کنډکټر د کراس برخې له لارې د بریښنایی چارج جریان په توګه تعریف شوی. د تړون سره سم، د بریښنایی جریان لوري د مثبت چارج 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 منفي چارج شوي وړیا الکترونونه دي. په کنډکټر کې د الکترونونو د حرکت لوري د بریښنایی جریان لوري سره مخالف دی. نو که موږ په کنډکټر کې د جریان په اړه بحث وکړو، نو د مثبت چارج جریان معنی لري، کوم چې دودیز جریان هم بلل کیږي ځکه چې دا د یوې موافقې پایله ده.

د برېښنايي جریان معادله

په ریاضيکي لحاظ، بریښنایی جریان د معادلې په واسطه څرګندیږي:

زه = Δ Q / Δt

I = برقي جریان، ΔQ = د برقي چارج اندازه، Δt = د وخت وقفه.

د برېښنايي جریان واحد

د برقي چارج واحد کولمب دی، د وخت واحد دوهم دی، نو د برقي جریان واحد کولمب/ثانوي دی. کولمب/ثانوي ته امپیر هم ویل کیږي، د فرانسوي فزیک پوه اندرې ماري امپیر (۱۷۷۵-۱۸۳۶) نوم ورکړل 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 پیکو امپیر (۱ pA = ۱۰ ^-۱۲ A) کې هم څرګندیږي.

د نمونې ستونزه ۱:

د 8 ثانیو لپاره د تار له لارې د 2 امپیرونو جریان تیریږي. د یوې نقطې څخه د تیریدونکي چارج اندازه او په هغه چارج کې د الکترونونو شمیر معلوم کړئ!

پیژندل شوی:

برقي جریان (I) = 1 امپیر

د وخت وقفه (t) = ۱۵ ثانیې

غوښتل شوي: چارج (Q) او د الکترونونو شمیر (e)

د حل لاره:

د برېښنايي جریان معادله:

زه = Q/t

I = برقي جریان، Q = برقي چارج، t = د وخت وقفه

برقي چارج:

Q = I t = (2 امپیر)(8 ثانیې) = 16 سانتي ګراد.

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 کولمب = ۱۰ x ۱۰ ^۱۹ الکترونونه.

د برېښنا جریان، د جریان سرعت، او د برېښنا کثافت

هغه مثبت چارج بیاکتنه وکړئ چې د سرعت سره سم حرکت کوي، د بریښنایی ساحې E په لور v خوځیږي.

په هغه کنډکټر باندې چې د A متقابلې برخې ساحه لري. مثبت چارج د وخت وقفې په جریان کې s = vt ته حرکت کوي t.

که چیرې د هر حجم لپاره د چارج شوي ذراتو شمیر (د چارج شوي ذراتو کثافت) n وي او د کنډکټر حجم A s = A vt وي،

نو د کنډکټر په حجم کې د چارج شوي ذراتو شمیر n A v t دی. که چیرې هر چارج شوی ذره د q چارج ولري نو د وقفې t په جریان کې د کنډکټر له پای څخه د تیریدونکي چارج اندازه Q = nq A v t ده. نو، د کنډکټر له څوکې 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 جریان د چارج شوي ذراتو (n) د کثافت ضرب کولو محصول دی،

د هرې ذرې (q) لپاره د چارج اندازه، د کنډکټر ساحه (A) او د چارج شوي ذراتو سرعت (v).

لاندې مثالي پوښتنې مطالعه کړئ.

د نمونې ستونزه ۱:

^{د مسو په یوه تار کې د ۱۰ امپیرونو یو ثابت جریان جریان لري چې د ۳ x ۱۰ -۶} متر مربع مساحت لري . د ازاد الکترون کثافت ۸.۴ x ۱۰ ^۲۸ الکترون/متر ^{۳ دی} . د ازاد الکترون د څرخېدو سرعت معلوم کړئ!

پیژندل شوی:

برقي جریان (I) = 10 امپیر

د تار د عمودي برخې ساحه (A) = 3 x 10 ^-6 m ²

د ازاد الکترون کثافت (n) = 8.4 x 10 ²⁸ متر ^-3

د الکترون چارج (q) = 1.6 x 10 ^-19 سانتي ګراد

غوښتل شوي: د آزاد الکترون د څرخېدو سرعت (v)

د حل لاره:

د الکترونونو سرعت د هغه فورمول په کارولو سره محاسبه کیږي چې مخکې اخیستل شوی:

I = برقي جریان، n = د چارج شوي ذراتو کثافت = د الکترون کثافت، q = د الکترون یو چارج، A = د کنډکټر د کراس سیکشنل 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 یوځای حرکت کوي. په بل عبارت، په هره ثانیه کې، ټول ازاد الکترونونه تر ۰.۲۴۸ ملي مترو پورې حرکت کوي. دا یو ډېر ورو سرعت دی. که د ازاد الکترونونو حرکت ډېر ورو وي، نو ولې د سویچ له چالانولو وروسته سمدلاسه برېښنايي رڼا روښانه کېږي؟

د دې د پوهیدو لپاره، الکترونونه په کنډکټر کې د اوبو د جریان په څیر جریان لري لکه د نلی دننه. که چیرې نلی له اوبو ډک وي نو که د نلی یو پای د نل سره وصل وي، نو اوبه سمدلاسه د بلې نلی له یوې پای څخه بهر راځي. په ورته ډول، د مسو په تار او د رڼا بلب تار کې آزاد الکترونونه شتون لري. کله چې سویچ چالان شي، د رڼا سرعت ته نږدې سرعت سره یو بریښنایی ډګر رامینځته کیږي (د رڼا سرعت = 3 x 10 ⁸ متره / ثانیه)، چې په دې شیبه کې وړیا الکترونونه یوځای حرکت پیل کوي. د رڼا بلب تار کې دمخه وړیا الکترونونه شتون لري ترڅو رڼا په هماغه شیبه کې روانه وي.

ستونزې او حلونه

۱. په یوه تار کې د دوو دقیقو لپاره د ۱۰ A ثابت جریان شتون لري. په کوم ځای کې د چارج څومره برخه د کنډکټر څخه تیریږي.

پیژندل شوی:

د برېښنا جریان (I) = 10 A

د وخت وقفه (t) = ۲ دقیقې = ۲ x ۶۰ ثانیې = ۱۲۰ ثانیې

غوښتل شوی: چارج (Q)

حل:

د برېښنايي جریان معادله:

زه = ق/ټ

I = برقي جریان، q = برقي چارج، t = د وخت وقفه

برقي چارج:

ق = زه t = (10)(120) = 1200 سانتي ګراد

۲. د ۶۰ سانتي ګراد چارج د سرکټ له یوې نقطې څخه د ۵ دقیقو لپاره تیریږي. د بریښنا جریان څه شی دی؟

پیژندل شوی:

د وخت وقفه (t) = ۵ دقیقې = ۵ x ۶۰ ثانیې = ۳۰۰ ثانیې

برقي چارج (Q) = 60 سانتي ګراد

غوښتل شوی: د بریښنا جریان (I)

حل:

د برېښنا جریان:

زه = Q/t

زه = 60 / 300

زه = 0.2 کولمبونه/ثانیه

زه = ۷ امپیرونه

۳. په SI سیسټم کې د بریښنایی جریان واحد ... دی.

د حل

کولمبونه/ثانیه

کولمبونه/ثانیې، چې یو ځانګړی نوم ورکړل شوی، امپیر.