עלעקטריק קראַנט

דעפֿיניציע פֿון עלעקטרישן קראַנט

אין אַ קאַנדאַקטאָר ווי קופּער, זענען דאָ עלעקטראָנען וואָס רירן זיך צופֿעליק מיט אַ הויכער גיכקייט פֿרײַ אָבער אַנטלויפֿן נישט פֿון מעטאַל. עלעקטראָנען וואָס קענען זיך פֿרײַ רירן ווערן גערופֿן פֿרײַע עלעקטראָנען. כאָטש די עלעקטראָנען רירן זיך פֿרײַ אין אַלע ריכטונגען, איז נישטאָ קיין גאַנצער פֿלוס פֿון עלעקטראָנען אין אַ באַשטימטער ריכטונג. דער צושטאַנד פּאַסירט ווען עס איז נישטאָ קיין פּאָטענציעלער אונטערשייד צווישן די צוויי עקן פֿון דעם קופּער דראָט.

ווען דער דראָט איז פארבונדן צו אַן עלעקטרישער מקור, ענטשטייט אַ פּאָטענציעל אונטערשייד צווישן די צוויי עקן פון דעם קופּער דראָט, אַזוי אַז אַן עלעקטריש פעלד דערשיינט אין דעם קופּער דראָט. די עקזיסטענץ פון אַן עלעקטריש פעלד פאַראורזאַכט אַז פרייע עלעקטראָנען זאָלן דערפאַרן די עלעקטרישע קראַפט F = q E = e E, וואו F = עלעקטרישע קראַפט , e = עלעקטראָן אָפּצאָל, E = עלעקטריש פעלד . די עלעקטרישע קראַפט פאַראורזאַכט אַז אַלע עלעקטראָנען וואָס באַוועגן זיך פריי זאָלן זיך פאַרגיכערן צוזאַמען, וואָס איז די זעלבע ריכטונג ווי די עלעקטרישע קראַפט.

די פרייע עלעקטראָנען וואָס רירן זיך צוזאַמען זענען צווישן די אַטאָמען וואָס בלייבן אין דעם קופּער דראָט, אַזוי אַז אַלע עלעקטראָנען קאָלידירן מיט די אַטאָמען. די קאָליזיע פאַראורזאַכט אַז די ריכטונג פון די פרייע עלעקטראָנען זאָל זיך ענדערן. אַלע די עלעקטראָנען דערפאַרן שטענדיק אַן עלעקטרישע קראַפט, אַזוי אַז אַלע עלעקטראָנען ווערן באַשנעלערט אין דער זעלבער ריכטונג ווי די ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראַפט. נאָך אַ מאָמענט פון באַוועגונג קאָלידירן פרייע עלעקטראָנען מיט אַטאָמען אין קופּער דראָט. אָבער פרייע עלעקטראָנען דערפאַרן שטענדיק אַן עלעקטרישע קראַפט, אַזוי אַז אַלע עלעקטראָנען ווערן ווידער באַשנעלערט. אַזוי, חוץ וואָס זיי רירן זיך צופעליק אין פֿאַרשידענע ריכטונגען, רירן זיך אַלע פרייע עלעקטראָנען אויך לאַנגזאַם צוזאַמען אין דער ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראַפט און אין דער פאַרקערטער ריכטונג פון דעם עלעקטרישן פעלד. די ריכטונג פון דעם עלעקטרישן פעלד איז פון אַ הויכן עלעקטרישן פּאָטענציאַל צו אַ נידעריקן עלעקטרישן פּאָטענציאַל, בשעת די עלעקטראָנען רירן זיך פון אַ נידעריקן פּאָטענציאַל צו אַ הויכן פּאָטענציאַל. די צופעליקע באַוועגונג פון יעדן פרייען עלעקטראָן האט אַ זייער שנעלע גיכקייט, בשעת די באַוועגונג מיט פרייע עלעקטראָנען אין דער ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראַפט האט אַ זייער לאַנגזאַמע גיכקייט. די באַוועגונג מיט פרייע עלעקטראָנען אין דער ריכטונג פון דער עלעקטרישער קראַפט ווערט אויך גערופן דריפט גיכקייט.

עלעקטרישער שטראָם ווערט דעפינירט ווי דער פלוס פון עלעקטרישער לאָדונג דורך אַ קוועַר-שניט פון אַ קאַנדאַקטאָר בעת אַ געוויסן צייט-אינטערוואַל. לויט דער אָפּמאַך, איז די ריכטונג פון דעם עלעקטרישן שטראָם די זעלבע ווי די ריכטונג פון דער פּאָזיטיווער לאָדונג. די אָפּמאַך איז געמאַכט געוואָרן איידער מען האָט געוואוסט אַז וואָס באַוועגט זיך טאַקע אין אַ קאַנדאַקטאָר זענען די נעגאַטיוו-געלאָדענע פרייע עלעקטראָנען. די ריכטונג פון דער באַוועגונג פון עלעקטראָנען אין דעם קאַנדאַקטאָר איז פאַרקערט צו דער ריכטונג פון דעם עלעקטרישן שטראָם. אַזוי אויב מיר דיסקוטירן דעם שטראָם וואָס פליסט אין דעם קאַנדאַקטאָר, וואָס ווערט געמיינט איז דער פלוס פון פּאָזיטיווער לאָדונג, וואָס ווערט אויך גערופן קאָנווענציאָנעלער שטראָם ווייל עס איז דער רעזולטאַט פון אַן אָפּמאַך.

די גלייכונג פון עלעקטרישן שטראָם

מאטעמאטיש, ווערט עלעקטרישער שטראָם אויסגעדריקט דורך דער גלייכונג:

איך = ΔQ / Δt

I = עלעקטרישער שטראָם, ΔQ = סומע פון ​​עלעקטרישער לאָדונג, Δt = צייט אינטערוואַל.

אַפּאַראַט פון עלעקטריש קראַנט

די איינהייט פון עלעקטרישער לאדונג איז קולאמב, די איינהייט פון צייט איז סעקונדע, ממילא איז די איינהייט פון עלעקטרישן שטראָם קולאמב/סעקונדע. קולאמב/סעקונדע ווערט אויך גערופן אַמפּער, דער נאָמען פון דעם פראנצויזישן פיזיקער אַנדרע מאַריע אַמפּער (1775-1836). 1 אַמפּער = 1 קולאמב/סעקונדע (1 A = 1 C/s). מיט אנדערע ווערטער, אן עלעקטרישער שטראָם פון 1 אַמפּער איז גלייך צו אן עלעקטרישער לאדונג פון 1 קולאמב וואָס גייט דורך א קראָס-סעקשאַנאַל שטח פון דראָט פאר 1 סעקונדע. חוץ אויסגעדריקט ווערן אין אַמפּער, ווערן עלעקטרישע שטראָמען אויך אויסגעדריקט אין מיליאַמפּער (1 mA = 10-3 ^A ), מיקראָאַמפּער (1 μA = 10-6 ^A ), נאַנאָאַמפּער (1 nA = 10-9 A) אדער פּיקאָאַמפּער (1 pA = 10-12 ^A ).

בייַשפּיל פּראָבלעם 1:

א שטראָם פֿון 2 אַמפּער פֿליסט דורך דעם דראָט פֿאַר 8 סעקונדעס. באַשטימט די מאָס לאָדונג וואָס גייט דורך אַ פּונקט און די צאָל עלעקטראָנען אין יענער לאָדונג!

באקאנט:

עלעקטרישער שטראָם (I) = 1 אַמפּער

צייט אינטערוואַל (t) = 2 סעקונדעס

געוואָלט: לאָדונג (Q) און צאָל עלעקטראָנען (e)

לייזונג:

גלייכונג פון עלעקטרישן שטראָם:

איך = ק / ה

I = עלעקטרישער שטראָם, Q = עלעקטרישע לאָדונג, t = צייט אינטערוואַל

עלעקטרישע לאָדונג:

ק = I t = (2 אמפער)(8 סעקונדעס) = 16 צעלזיוס.

די לאָדונג פֿון איין עלעקטראָן איז 1.6 x 10⁻⁶ ^{קולאָמב} , אַזוי די לאָדונג פֿון 16 קולאָמב האט אַזוי פֿיל עלעקטראָנען ווי 16 C / 1.6 x 10⁻⁶ ^{קולאָמב} = 10 x 10⁻⁶ ^{עלעקטראָנען}.

עלעקטרישער שטראָם, דריפט גיכקייט, און שטראָם געדיכטקייט

קוקט איבער די פאזיטיווע לאדונג וואס באוועגט זיך רעכטס מיט דער שנעלקייט, דריפטענדיג v אין דער ריכטונג פון דעם עלעקטרישן פעלד E

אויף אַ קאַנדאַקטאָר וואָס האָט אַ קוועַר-סעקשאַנאַל שטח A. פּאָזיטיווע לאָדונג באַוועגט זיך אַזוי ווייט ווי s = vt בעת דעם צייט אינטערוואַל t.

אויב די צאָל פון געלאָדענע פּאַרטיקלען פּער באַנד (דענסיטי פון געלאָדענע פּאַרטיקלען) איז n און דער באַנד פון דעם קאַנדאַקטאָר איז A s = A vt,

דעמאָלט איז די צאָל פון געלאָדענע פּאַרטיקלען אין דעם וואָלומען פון דעם קאַנדאַקטאָר n A v t. אויב יעדער געלאָדענער פּאַרטיקל האט אַ לאַדונג פון q, דעמאָלט איז די סומע פון ​​לאַדונג וואָס גייט דורך דעם עק פון דעם קאַנדאַקטאָר בעת דעם אינטערוואַל t Q = nq A v t. אַזוי, דער עלעקטרישער קראַנט וואָס פליסט דורך די שפּיץ פון דעם קאַנדאַקטאָר איז I = Q / t = nq A v. כוועראַז די קראַנט געדיכטקייט אָדער קראַנט פּער קראָס-סעקשאַנאַל שטח A איז J = I / A = nq v.

מען קען אויספירן אז דער שטראָם וואָס פליסט אין דעם קאַנדאַקטאָר איז דער פּראָדוקט פון דער מאַלטיפּליקאַציע פון ​​דער געדיכטקייט פון די געלאָדענע פּאַרטיקלען (n),

די סומע פון ​​אָפּצאָל פֿאַר יעדן פּאַרטיקל (q), די שטח פון דעם קאַנדאַקטאָר (A) און די גיכקייט פון די טשאַרדזשד פּאַרטיקאַלז (v).

לערן די פאלגענדע בייַשפּיל פֿראַגעס.

בייַשפּיל פּראָבלעם 2:

א קאנסטאנטער שטראָם פון 10 אַמפּער פליסט אין אַ קופּער דראָט מיט אַ קראָס-סעקשאַן שטח פון 3 x 10-6 ^מ² . ^די פרייע עלעקטראָן געדיכטקייט איז 8.4 x ¹⁰²⁸ עלעקטראָנען/מ³ ^. באַשטימט די גיכקייט פון פרייע עלעקטראָן דריפט!

באקאנט:

עלעקטרישער שטראָם (I) = 10 אַמפּער

דראָט קראָס-סעקשאַנאַל שטח (A) = 3 x ^{10 -6} מ²

פרייע עלעקטראָן געדיכטקייט (n) = 8.4 x ^10²28 מ ^-3

עלעקטראָן לאָדונג (q) = 1.6 x 10 ^-19 C

געוואָלט: גיכקייט פון פרייע עלעקטראָן דריפט (v)

לייזונג:

די גיכקייט פון עלעקטראָנען ווערט אויסגערעכנט מיט אַ פאָרמולע וואָס איז שוין פריער דערייווד געוואָרן:

I = עלעקטרישער שטראָם, n = געדיכטקייט פון געלאָדענע פּאַרטיקלען = עלעקטראָן געדיכטקייט, q = איין עלעקטראָן אָפּצאָל, A = קראָס-סעקשאַנאַל שטח פון קאַנדאַקטאָר, v = גיכקייט פון עלעקטראָן דריפט

די גיכקייט פון עלעקטראָן דריפט איז 0.248 x 10 ^-3 מעטער/סעקונדע = 0.248 מילימעטער/סעקונדע.

פרייע עלעקטראָנען באַוועגן זיך צוזאַמען אין אַ דראָט מיט אַ גיכקייט פון 0.248 מילימעטער פּער סעקונדע. מיט אַנדערע ווערטער, יעדע איינציקע סעקונדע באַוועגן זיך אַלע פרייע עלעקטראָנען ביז 0.248 מילימעטער. דאָס איז אַ זייער לאַנגזאַמע גיכקייט. אויב די באַוועגונג פון פרייע עלעקטראָנען איז זייער לאַנגזאַם, פאַרוואָס צינדט זיך דאָס עלעקטרישע ליכט גלייך אָן נאָכדעם וואָס דער קנעפּל ווערט אָנגעצונדן?

צו פֿאַרשטיין דאָס, פֿליסן עלעקטראָנען אין דעם קאַנדאַקטאָר ווי דער פֿלוס פֿון וואַסער אינעווייניק פֿון דער שלאַנג. אויב דער שלאַנג איז אָנגעפֿילט מיט וואַסער, און אויב איין עק פֿון דער שלאַנג איז פֿאַרבונדן צום קראַן, פֿליסט דאָס וואַסער גלייך אַרויס פֿון איין עק פֿון דער אַנדערער שלאַנג. אויך זענען דאָ פֿרײַע עלעקטראָנען אין דעם קופּער דראָט און גלאָביר דראָט. ווען דער קנעפּל ווערט אָנגעצונדן, ענטשטייט אַן עלעקטריש פֿעלד מיט אַ גיכקייט וואָס דערנענטערט זיך צו דער גיכקייט פֿון ליכט (גיכקייט פֿון ליכט = 3 x 108 ^מעטער /סעקונדע), וואָס פֿאַראורזאַכט אַז פֿרײַע עלעקטראָנען זאָלן אָנהייבן זיך באַוועגן אין יענעם מאָמענט. עס זענען שוין דאָ פֿרײַע עלעקטראָנען אין דעם גלאָביר דראָט, אַזוי אַז די ליכט איז אָנגעצונדן אין יענעם מאָמענט.

פּראָבלעמס און סאַלושאַנז

1. א שטענדיגער שטראָם פון 10 אַ עקזיסטירט אין אַ דראָט פֿאַר 2 מינוט. וויפֿל פֿון דער אָפּצאָל גייט דורך דעם קאַנדאַקטאָר אין יעדן אָרט.

באַקאַנט:

עלעקטרישער שטראָם (I) = 10 א

צייט אינטערוואַל (t) = 2 מינוט = 2 x 60 סעקונדעס = 120 סעקונדעס

געוואָלט: אָפּצאָל (Q)

לייזונג:

גלייכונג פון עלעקטרישן שטראָם:

איך = ק/ט

I = דער עלעקטרישער שטראָם, q = די עלעקטרישע לאָדונג, t = דער צייט־אינטערוואַל

די עלעקטרישע לאַדונג:

ק = I t = (10)(120) = 1200 C

2. 60 צעלזיוס לאדונג גייט פארביי א פונקט אין דעם קרייז פאר 5 מינוט. וואס איז דער עלעקטרישער שטראם?

באַקאַנט:

דער צייט אינטערוואַל (t) = 5 מינוט = 5 x 60 סעקונדעס = 300 סעקונדעס

די עלעקטרישע לאַדונג (Q) = 60 C

געוואָלט: דער עלעקטרישער קראַנט (I)

לייזונג:

דער עלעקטרישער שטראָם:

איך = ק / ה

איך = 60 / 300

איך = 0.2 קולאָמבס/סעקונדע

איך = 0.2 אַמפּער

3. די איינהייט פון עלעקטרישן שטראָם אין דער SI סיסטעם איז...

באַשייד

קולאָמבס/סעקונדע

קולאָמבס/סעקונדעס, געגעבן אַ ספּעציעלן נאָמען, די אַמפּער.