برقي ڪرنٽ جي تعريف
ڪاپر جهڙي ڪنڊڪٽر جي اندر، اهڙا اليڪٽران هوندا آهن جيڪي آزاد ۽ بي ترتيب تيز رفتار سان هلندا آهن پر ڌاتو کان ٻاهر نه نڪرندا آهن. جيڪي اليڪٽران آزاديءَ سان هلي سگهن ٿا انهن کي آزاد اليڪٽران چئبو آهي. جيتوڻيڪ اليڪٽران سڀني طرفن ۾ آزاديءَ سان هلندا آهن، پر ڪنهن به خاص طرف ۾ اليڪٽران جو ڪو به خالص وهڪرو ناهي. هي حالت تڏهن ٿيندي آهي جڏهن ٽامي جي تار جي ٻنهي پاسن جي وچ ۾ ڪو به امڪاني فرق نه هوندو آهي.
جڏهن تار کي برقي ذريعن سان ڳنڍيو ويندو آهي، ته ٽامي جي تار جي ٻنهي پاسن جي وچ ۾ هڪ امڪاني فرق پيدا ٿئي ٿو، جنهن ڪري ٽامي جي تار ۾ هڪ برقي ميدان پيدا ٿئي ٿو. برقي ميدان جي موجودگي آزاد اليڪٽرانن کي هڪ برقي قوت F = q E = e E جو تجربو ڪرڻ جو سبب بڻجندي آهي، جتي F = برقي قوت، e = اليڪٽران چارج، E = برقي ميدان . برقي قوت سڀني آزاديءَ سان هلندڙ اليڪٽرانن کي برقي قوت جي ساڳئي طرف هڪ عام تيزي جو تجربو ڪرڻ جو سبب بڻجندي آهي.
اهي آزاد اليڪٽران، گڏجي حرڪت ڪندي، ٽامي جي تار ۾ بيٺل ايٽمن جي وچ ۾ واقع آهن، جنهن جي ڪري سڀئي اليڪٽران انهن ايٽمن سان ٽڪرائجن ٿا. اهي ٽڪراءَ آزاد اليڪٽران کي پنهنجي حرڪت جي رخ کي تبديل ڪرڻ جو سبب بڻجن ٿا. اهي سڀئي اليڪٽران مسلسل هڪ برقي قوت جي تابع آهن، جنهن جي ڪري اهي برقي قوت جي ساڳئي طرف تيز ٿين ٿا. هڪ لمحي لاءِ حرڪت ڪرڻ کان پوءِ، آزاد اليڪٽران ٻيهر ٽامي جي تار ۾ موجود ايٽمن سان ٽڪرائجن ٿا. بهرحال، آزاد اليڪٽران هميشه هڪ برقي قوت جي تابع هوندا آهن، جنهن جي ڪري سڀئي اليڪٽران ٻيهر تيز ٿين ٿا.
تنهن ڪري، مختلف طرفن ۾ بي ترتيب حرڪت ڪرڻ کان علاوه، سڀئي آزاد اليڪٽران برقي قوت جي طرف ۽ برقي ميدان جي مخالف طرف ۾ آهستي آهستي گڏ هلن ٿا. برقي ميدان جي هدايت اعليٰ برقي صلاحيت کان گهٽ برقي صلاحيت ڏانهن آهي، جڏهن ته اليڪٽران گهٽ صلاحيت کان اعليٰ صلاحيت ڏانهن هلن ٿا. هر آزاد اليڪٽران جي بي ترتيب حرڪت جي رفتار تمام تيز هوندي آهي، جڏهن ته برقي قوت جي طرف آزاد اليڪٽرانن جي اجتماعي حرڪت تمام سست رفتار هوندي آهي. برقي قوت جي طرف آزاد اليڪٽرانن جي هن اجتماعي حرڪت کي ڊرفٽ ويلوسيٽي پڻ سڏيو ويندو آهي.
برقي ڪرنٽ کي هڪ مخصوص وقت جي وقفي تي هڪ ڪنڊڪٽر جي ڪراس سيڪشن ذريعي برقي چارج جي وهڪري جي طور تي بيان ڪيو ويو آهي . رواج جي مطابق، برقي ڪرنٽ جي هدايت مثبت چارجز جي حرڪت جي هدايت جي برابر آهي. هي معاهدو ان کان اڳ ڪيو ويو هو جڏهن اهو معلوم ٿئي ها ته جيڪو اصل ۾ ڪنڊڪٽر ۾ حرڪت ڪري ٿو اهو آزاد، منفي چارج ٿيل اليڪٽران آهن. هڪ ڪنڊڪٽر ۾ اليڪٽران جي حرڪت جي هدايت برقي ڪرنٽ جي هدايت جي برعڪس آهي. تنهن ڪري، جڏهن ڪنڊڪٽر ۾ وهندڙ ڪرنٽ تي بحث ڪيو وڃي ٿو، ته ان جو مطلب مثبت چارجز جو وهڪرو آهي، جنهن کي روايتي ڪرنٽ پڻ سڏيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته اهو هن معاهدي جو نتيجو آهي.
بجليءَ جي موجوده فارمولا
رياضي طور تي، برقي ڪرنٽ مساوات ذريعي ظاهر ڪيو ويندو آهي:
مان = ΔQ / Δt
فارمولا جي وضاحت: I = برقي ڪرنٽ، ΔQ = برقي چارج جي مقدار، Δt = وقت جو وقفو.
بجليءَ جي وهڪري جو يونٽ
برقي چارج جو يونٽ ڪولمب آهي، وقت جو يونٽ سيڪنڊ آهي، تنهن ڪري برقي ڪرنٽ جو يونٽ ڪولمب/سيڪنڊ آهي. ڪولمب/سيڪنڊ کي ايمپيئر پڻ سڏيو ويندو آهي ، جيڪو فرانسيسي فزڪسسٽ، آندري ميري ايمپيئر (1775-1836) جي نالي تي رکيو ويو آهي. 1 ايمپيئر = 1 ڪولمب / سيڪنڊ (1 A = 1 C / s). ٻين لفظن ۾، 1 ايمپيئر جو برقي ڪرنٽ 1 ڪولمب جي برقي چارج جي برابر آهي جيڪو تار جي ڪراس-سيڪشنل علائقي مان 1 سيڪنڊ لاءِ گذري ٿو. ايمپيئر ۾ ظاهر ٿيڻ کان علاوه، برقي ڪرنٽ ملي ايمپيئر (1 mA = 10 -3 A)، مائڪرو ايمپيئر (1 μA = 10 -6 A)، نانو ايمپيئر (1 nA = 10 -9 A ) يا پڪو ايمپيئر (1 pA = 10 -12 A) ۾ پڻ ظاهر ڪيو ويندو آهي.
مثال سوال 1:
هڪ تار مان 8 سيڪنڊن لاءِ 2 ايمپيئر جو ڪرنٽ وهندو آهي. هڪ نقطي مان گذرندڙ چارج جي شدت ۽ ان چارج ۾ اليڪٽرانن جو تعداد معلوم ڪريو!
بحث مباحثو
اهو معلوم آهي ته:
بجلي جو وهڪرو (I) = 1 ايمپيئر
وقت جو وقفو (t) = 2 سيڪنڊ
پڇيو: چارج (Q) ۽ اليڪٽرانن جو تعداد (e)
جواب:
بجليءَ جي موجوده فارمولا:
مان = ق/ٽي
فارمولا جي وضاحت: I = برقي ڪرنٽ، Q = برقي چارج، t = وقت جو وقفو
بجلي جو چارج:
ق = آئون ٽ = (2 ايمپيئر) (8 سيڪنڊ) = 16 ڪولومب.
هڪ اليڪٽران جو چارج 1,6 x 10 -19 ڪولمبس آهي، تنهنڪري 16 ڪولمبس جي چارج ۾ 16 سينٽي گريڊ / 1,6 x 10 -19 ڪولمبس = 10 x 10 19 اليڪٽران جيترا اليڪٽران هوندا آهن.
بجليءَ جو وهڪرو، وهڪري جي رفتار ۽ موجوده کثافت
ڪراس-سيڪشنل ايريا A واري ڪنڊڪٽر ۾ برقي ميدان E جي طرف ڊرفٽ اسپيڊ v سان ساڄي طرف حرڪت ڪندڙ مثبت چارج تي غور ڪريو. مثبت چارج هڪ وقت جي وقفي دوران s = vt جي فاصلي تي منتقل ٿئي ٿو.
جيڪڏهن هر حجم ۾ چارج ٿيل ذرڙن جو تعداد (چارج ٿيل ذرڙن جي کثافت) n آهي ۽ ڪنڊڪٽر جو حجم A s = A vt آهي، ته پوءِ ڪنڊڪٽر جي مقدار ۾ چارج ٿيل ذرڙن جو تعداد n A v t آهي. جيڪڏهن هر چارج ٿيل ذرڙي ۾ q جو چارج آهي ته پوءِ وقت جي وقفي دوران ڪنڊڪٽر جي آخر مان گذرندڙ چارج جي مقدار Q = nq A v t آهي. تنهن ڪري ڪنڊڪٽر جي آخر مان وهندڙ برقي ڪرنٽ I = Q/t = nq A v آهي. جڏهن ته ڪراس-سيڪشنل ايريا A جي مطابق ڪرنٽ کثافت يا ڪرنٽ J = I/A = nq v آهي. اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته ڪنڊڪٽر ۾ وهندڙ ڪرنٽ چارج ٿيل ذرڙن جي کثافت (n) جي ضرب، هر ذرڙي جي چارج جي شدت (q)، ڪنڊڪٽر جي ڪراس-سيڪشنل ايريا (A) ۽ چارج ٿيل ذرڙن جي وهڪري جي رفتار (v) جو نتيجو آهي.
هر چارج ٿيل ذرڙي جي رفتار ۽ سڀني چارج ٿيل ذرڙن جي وهڪري جي رفتار جي وچ ۾ فرق کي سمجهڻ لاءِ هيٺ ڏنل مثال جي مسئلي جو مطالعو ڪريو.
مثال سوال 2:
3 x 10 جي ڪراس-سيڪشنل علائقي سان ٽامي جي تار ۾ 10 ايمپيئر جو مسلسل وهڪرو وهندو آهي.-6 m2. آزاد اليڪٽران جي کثافت 8,4 x 10 آهي28 اليڪٽران/م3آزاد اليڪٽرانن جي وهڪري جي رفتار جو تعين ڪريو!
بحث مباحثو
اهو معلوم آهي ته:
بجلي جو وهڪرو (I) = 10 ايمپيئر
تار جي ڪراس سيڪشنل ايراضي (A) = 3 x 10-6 m2
آزاد اليڪٽران جي کثافت (n) = 8,4 x 1028 m-3
اليڪٽران چارج (q) = 1,6 x 10-19 C
پڇيو: آزاد اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار (v)
جواب:
اليڪٽران جي رفتار جو حساب اڳ ۾ نڪتل فارمولا استعمال ڪندي ڪيو ويندو آهي:
وضاحت: I = برقي ڪرنٽ، n = چارج ٿيل ذرڙن جي کثافت = آزاد اليڪٽرانن جي کثافت، q = هڪ اليڪٽران جو چارج، A = ڪنڊڪٽر جو ڪراس-سيڪشنل علائقو، v = اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار
اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار 0,248 x 10 -3 ميٽر/سيڪنڊ = 0,248 ملي ميٽر/سيڪنڊ آهي.
آزاد اليڪٽران هڪ تار ۾ 0,248 ملي ميٽر في سيڪنڊ جي رفتار سان گڏ هلن ٿا. ٻين لفظن ۾، هر سيڪنڊ ۾ سڀئي آزاد اليڪٽران 0,248 ملي ميٽر هلن ٿا. هي هڪ تمام سست رفتار آهي. جيڪڏهن آزاد اليڪٽران جي حرڪت ايتري سست آهي، ته پوءِ سوئچ آن ڪرڻ کان پوءِ بجلي جي روشني فوري طور تي ڇو روشن ٿئي ٿي؟
ان کي سمجهڻ لاءِ، هڪ ڪنڊڪٽر ۾ اليڪٽرانن جي وهڪري کي هڪ نلي ۾ پاڻي جي وهڪري وانگر سمجهو. جيڪڏهن نلي پاڻي سان ڀريل آهي، ته پوءِ جيڪڏهن نلي جو هڪ پاسو نل سان ڳنڍيل آهي، ته پاڻي فوري طور تي ٻئي پاسي مان وهندو. ساڳئي طرح، ٽامي جي تار ۽ روشني جي بلب جي تار ۾ آزاد اليڪٽران هوندا آهن. جڏهن سوئچ آن ڪيو ويندو آهي، ته هڪ برقي ميدان پيدا ٿئي ٿو جيڪو روشني جي رفتار جي ويجهو رفتار سان گڏ ٿئي ٿو (روشني جي رفتار = 3 x 108 ميٽر / سيڪنڊ)، جنهن جي ڪري آزاد اليڪٽران فوري طور تي گڏ هلڻ شروع ڪن ٿا. روشني جي بلب جي تار ۾ اڳ ۾ ئي آزاد اليڪٽران موجود آهن، تنهنڪري روشني جو بلب فوري طور تي آن ٿئي ٿو.
