بجليء جو ڪرنٽ

اليڪٽرڪ ڪرنٽ جي تعريف

ڪاپر جهڙي ڪنڊڪٽر ۾، اهڙا اليڪٽران هوندا آهن جيڪي بي ترتيب تيز رفتار سان آزاديءَ سان هلندا آهن پر ڌاتوءَ 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 خاص طرف ۾ اليڪٽرانن جو ڪو به مڪمل 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 ڪنهن 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 جي اندر هڪ برقي ميدان ظاهر ٿئي ٿو. برقي ميدان جي موجودگي آزاد اليڪٽرانن کي برقي قوت F = q E = e E جو تجربو ڪرڻ جو سبب بڻجندي آهي، جتي F = برقي قوت ، e = اليڪٽران چارج، E = برقي ميدان . هي برقي قوت سڀني اليڪٽرانن کي گڏ تيز ڪرڻ جو سبب بڻجندي آهي جيڪي آزاديءَ سان حرڪت ڪري رهيا آهن، جيڪو برقي قوت جي ساڳي هدايت آهي.

آزاد اليڪٽران جيڪي گڏجي هلن ٿا اهي ايٽم جي وچ ۾ آهن جيڪي ٽامي جي تار ۾ رهن ٿا ته جيئن سڀئي اليڪٽران ايٽم سان ٽڪرائجن. ٽڪراءَ جي ڪري آزاد اليڪٽرانن جي هدايت تبديل ٿي ويندي آهي. اهي سڀئي اليڪٽران هميشه هڪ برقي قوت جو تجربو ڪندا آهن ته جيئن سڀئي اليڪٽران برقي قوت جي هدايت جي ساڳئي طرف تيز ٿين. هڪ لمحي لاءِ حرڪت ڪرڻ کان پوءِ، آزاد اليڪٽران ٽامي جي تار ۾ ايٽم سان ٽڪرائجن ٿا. پر آزاد اليڪٽران هميشه هڪ برقي قوت جو تجربو ڪندا آهن ته جيئن سڀئي اليڪٽران ٻيهر تيز ٿين. تنهن ڪري مختلف طرفن ۾ بي ترتيب حرڪت ڪرڻ کان علاوه، سڀئي آزاد اليڪٽران پڻ برقي قوت جي هدايت ۾ ۽ برقي ميدان جي مخالف طرف سست رفتار سان گڏ هلن ٿا. برقي ميدان جي هدايت هڪ اعلي برقي صلاحيت کان گهٽ برقي صلاحيت ڏانهن آهي، جڏهن ته اليڪٽران گهٽ صلاحيت کان وڌيڪ صلاحيت ڏانهن منتقل ٿين ٿا. هر آزاد اليڪٽران جي بي ترتيب حرڪت جي رفتار تمام تيز هوندي آهي، جڏهن ته برقي قوت جي هدايت ۾ آزاد اليڪٽرانن سان حرڪت تمام سست رفتار هوندي آهي. برقي قوت جي هدايت ۾ آزاد اليڪٽرانن سان هن حرڪت کي پڻ سڏيو ويندو آهي. وهڻ جي رفتار.

برقي ڪرنٽ کي هڪ خاص وقت جي وقفي دوران ڪنڊڪٽر جي ڪراس سيڪشن ذريعي برقي چارج جي وهڪري جي طور تي بيان ڪيو ويو آهي. معاهدي جي مطابق، برقي ڪرنٽ جي هدايت مثبت چارج جي هدايت جي برابر آهي. هي معاهدو ان کان اڳ ڪيو ويو هو جڏهن اهو معلوم ٿئي ها ته ڪنڊڪٽر ۾ جيڪو اصل ۾ حرڪت ڪري ٿو اهو منفي چارج ٿيل آزاد اليڪٽران آهي. ڪنڊڪٽر ۾ اليڪٽران جي حرڪت جي هدايت برقي ڪرنٽ جي هدايت جي مخالف آهي. تنهن ڪري جيڪڏهن اسان ڪنڊڪٽر ۾ وهندڙ ڪرنٽ تي بحث ڪريون ٿا، ته ان جو مطلب مثبت چارج جو وهڪرو آهي، جنهن کي روايتي ڪرنٽ پڻ سڏيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته اهو هڪ معاهدي جو نتيجو آهي.

برقي ڪرنٽ جي مساوات

رياضي طور تي، برقي ڪرنٽ مساوات ذريعي ظاهر ڪيو ويندو آهي:

مان = Δسوال / Δt

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 اينڊري ميري ايمپيئر (1775-1836) جو نالو 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 1 سيڪنڊ لاءِ تار جي ڪراس-سيڪشنل علائقي مان گذري ٿو. ايمپيئر ۾ ظاهر ٿيڻ کان علاوه، برقي ڪرنٽ ملي ايمپيئر ۾ پڻ ظاهر ڪيا ويندا آهن (1 mA = 10^-3 الف)، مائڪرو ايمپيئر (1 μA = 10^-6 الف)، نانو ايمپيئر (1 nA = 10-9 A) يا picoamperes (1 pA = 10^-12 الف).

نموني مسئلو 1:

تار مان 8 سيڪنڊن لاءِ 2 ايمپيئر جو ڪرنٽ وهندو آهي. هڪ نقطي مان گذرندڙ چارج جي مقدار ۽ ان چارج ۾ اليڪٽرانن جو تعداد معلوم ڪريو!

ڄاتل سڃاتل:

بجلي جو وهڪرو (I) = 1 ايمپيئر

وقت جو وقفو (t) = 2 سيڪنڊ

ايس اي بسڪا: چارج (Q) ۽ اليڪٽرانن جو تعداد (e)

حل:

بجليءَ جي ڪرنٽ جي مساوات:

مان = ق/ٽي

I = برقي ڪرنٽ، Q = برقي چارج، t = وقت جو وقفو

بجلي جو چارج:

ق = آئون ٽ = (2 ايمپيئر) (8 سيڪنڊ) = 16 سينٽي گريڊ.

هڪ اليڪٽران جو چارج 1.6 x 10 آهي^-19 ڪولمب، تنهنڪري 16 ڪولمب جي چارج ۾ 16 سينٽي گريڊ / 1.6 x 10 جيترا اليڪٽران آهن.^-19 ڪولمب = 10 x 10¹⁹ اليڪٽران.

بجليءَ جو وهڪرو، وهڪري جي رفتار، ۽ موجوده کثافت

ان مثبت چارج جو جائزو وٺو جيڪو رفتار سان ساڄي طرف حرڪت ڪري رهيو آهي، برقي ميدان E جي طرف v ڏانهن وڌي رهيو آهي.

هڪ ڪنڊڪٽر تي جنهن جو ڪراس-سيڪشنل علائقو A آهي. مثبت چارج وقت جي وقفي دوران s = vt تائين منتقل ٿئي ٿو t.

جيڪڏهن في حجم چارج ٿيل ذرڙن جو تعداد (چارج ٿيل ذرڙن جي کثافت) n آهي ۽ موصل جو حجم A s = A vt آهي،

پوءِ ڪنڊڪٽر جي حجم ۾ چارج ٿيل ذرڙن جو تعداد n A v t آهي. جيڪڏهن هر چارج ٿيل ذرڙي ۾ q چارج آهي ته پوءِ وقفو t دوران ڪنڊڪٽر جي آخر مان گذرندڙ چارج جي مقدار Q = nq A v t آهي. تنهن ڪري، ڪنڊڪٽر جي چوٽي مان وهندڙ برقي ڪرنٽ I = Q / t = nq A v آهي. جڏهن ته ڪرنٽ کثافت يا ڪرنٽ في ڪراس-سيڪشنل ايريا A J = I / A = nq v آهي.

اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته ڪنڊڪٽر ۾ وهندڙ ڪرنٽ چارج ٿيل ذرڙن (n) جي کثافت جي ضرب جي پيداوار آهي،

هر ذرڙي جي چارج جي مقدار (q)، ڪنڊڪٽر جي ايراضي (A) ۽ چارج ٿيل ذرڙن جي رفتار (v).

هيٺ ڏنل مثال سوالن جو مطالعو ڪريو.

نموني مسئلو 2:

3 x 10 جي ڪراس سيڪشن واري 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 اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار جو تعين ڪريو!

ڄاتل سڃاتل:

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

ايس اي بسڪا: آزاد اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار (v)

حل:

اليڪٽران جي رفتار جو حساب هڪ فارمولا استعمال ڪندي ڪيو ويندو آهي جيڪو اڳ ۾ حاصل ڪيو ويو آهي:

I = برقي ڪرنٽ، n = چارج ٿيل ذرڙن جي کثافت = اليڪٽران جي کثافت، q = هڪ اليڪٽران چارج، A = ڪنڊڪٽر جو ڪراس-سيڪشنل علائقو، v = اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار

اليڪٽران جي وهڪري جي رفتار 0.248 x 10 آهي^-3 ميٽر/سيڪنڊ = 0.248 ملي ميٽر/سيڪنڊ.

آزاد اليڪٽران هڪ تار ۾ 0.248 ملي ميٽر في سيڪنڊ جي رفتار سان گڏ هلن ٿا. ٻين لفظن ۾، هر هڪ سيڪنڊ ۾، سڀئي آزاد اليڪٽران 0.248 ملي ميٽر تائين هلن ٿا. هي هڪ تمام سست رفتار آهي. جيڪڏهن آزاد اليڪٽران جي حرڪت تمام سست آهي، ته پوءِ سوئچ آن ڪرڻ کان پوءِ بجلي جي روشني فوري طور تي ڇو روشن ٿي ويندي آهي؟

ان کي سمجهڻ لاءِ، اليڪٽران ڪنڊڪٽر ۾ ائين وهندا آهن جيئن نلي اندر پاڻي جو وهڪرو. جيڪڏهن نلي پاڻيءَ سان ڀريل هجي ته پوءِ جيڪڏهن نلي جو هڪ پاسو نل سان ڳنڍيل هجي ته پاڻي فوري طور تي ٻئي نلي جي هڪ ڇيڙي مان ٻاهر وهندو آهي. 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 اچي ٿو (روشني جي رفتار = 3 x 10).⁸ ميٽر/سيڪنڊ)، جنهن جي ڪري آزاد اليڪٽران ان وقت گڏجي هلڻ شروع ڪن ٿا. روشني جي بلب جي تار ۾ اڳ ۾ ئي آزاد اليڪٽران موجود آهن، تنهن ڪري روشني ان وقت ئي هلي رهي آهي.

مسئلا ۽ حل

1. هڪ تار ۾ 2 منٽن لاءِ 10 A جو مستحڪم ڪرنٽ موجود آهي. ان جي مقدار جو ڪيترو حصو چارج ڪنهن به هنڌ تي موصل مان گذري ٿو.

ڄاتل سڃاتل:

بجلي جو وهڪرو (I) = 10 A

وقت جو وقفو (t) = 2 منٽ = 2 x 60 سيڪنڊ = 120 سيڪنڊ

گهربل: چارج (Q)

حل:

بجليءَ جي ڪرنٽ جي مساوات:

آئون = ق/ٽي

I = برقي ڪرنٽ، q = برقي چارج، t = وقت جو وقفو

برقي چارج:

سوال = آئون = (10)(120) = 1200 سينٽي گريڊ

2. 60 سينٽي گريڊ چارج سرڪٽ ۾ هڪ نقطي کان 5 منٽن تائين گذري ٿو. برقي ڪرنٽ ڇا آهي؟

ڄاتل سڃاتل:

وقت جو وقفو (t) = 5 منٽ = 5 x 60 سيڪنڊ = 300 سيڪنڊ

بجلي جو چارج (Q) = 60 سينٽي گريڊ

گهربل: بجلي جو وهڪرو (I)

حل:

بجلي جو وهڪرو:

مان = ق/ٽي

مان = 60 / 300

I = 0.2 ڪولمبس/سيڪنڊ

I = 0.2 ايمپيئر

3. ايس آءِ سسٽم ۾ برقي ڪرنٽ جو يونٽ... آهي.

حل

ڪولمبس/سيڪنڊ

ڪولومبس/سيڪنڊ، جنهن کي هڪ خاص نالو ڏنو ويو آهي، ايمپيئر.