はじめに
物理学に関して言えば、 ドリフト速度 は、物理セクションの合計点数に大きな価値がある重要なトピックです。その他の関連トピックには、電子の移動度が含まれます 、この速度を計算する式 、および電子の正味の速度 .
ドリフト速度の定義
すべての物質は、その亜原子構成で浮遊電子を持っています。これらの電子は、外部フィールドが材料に適用されていない場合、ランダムな動きをしています。しかし、電場では、自由電子は電荷を獲得し、ゆっくりと電場と同様の方向に整列する傾向があります。したがって、 ドリフト速度 は、荷電粒子がそのような電界の存在下でドリフトする正味または平均速度として知られています。
正味速度または平均速度を理解する
ゼロ ケルビンを超えるすべての導電性材料は、サブアトミック コンフィギュレーションに任意の速度で移動する自由電子を持っています。この導体の周囲に電位が存在すると、これらの自由粒子は正の方向に整列する傾向があります。さらに、電子がドリフトすると、他の粒子と衝突し続け、運動エネルギーが失われます。
一定の電場により、荷電粒子が確実に加速され、衝突が頻繁に発生します。加速は印加された電場の方向に発生するため、これらの電子の平均速度は、この印加された電場と同じ方向に発生します。
したがって、電子の正味の速度 電子による小さなドリフトに関係なく、フィールドの同じ方向に常にあります。
電子の移動度を理解する
Vd を ドリフト速度 とします E は導体に印加される電場であり、移動度「μ」は次のように表されます。
μ=VdE
ドリフト速度に影響する要因:
ドリフト速度の主な要因 依存しています:
- 気温: 温度が上昇すると、材料の原子が高速で振動し始めます。したがって、関連する電子の移動が増加します。したがって、ドリフト速度
- 潜在的な違い: 導体の断面にかかる電位差により、導体を流れる電流が増加します。この電流の増加により、電子は急速に振動します。したがって、電位差が増加すると、ドリフト速度 電子の増加
- エリア: 電子がカバーする必要のある面積が増えると、電子のエネルギーが減少します。電子は最短距離を通過することを好み、これは導体の断面積の増加に伴い大幅に増加します。したがって、導体の断面積が増加すると、ドリフト速度 導体が減ります。したがって、導体の面積とそのドリフト速度
漂流速度の計算式:
しましょう ' I’ は、導電性材料を通過するアンペア単位の電荷です。
「n」は荷電粒子または電子の総数です。
「A」は材料の断面積、
「vd」は ドリフト速度 です 材料中の荷電粒子の量、および
「Q」はクーロン単位の電子電荷です。
次に、
I=nAv 日 Q
電流とドリフト速度:
ドリフト速度 荷電粒子の大きさは非常に小さく、約 10-3 ms-1 と測定されます。したがって、電子がこのように低速で移動している場合、長さ 1 メートルの導電性材料を通過するのに約 17 分かかります。ただし、この速度は家庭の電化製品の動作には影響しません。これは、電流が非常に速く流れるためです。通常は光速であり、粒子が物質内を漂う速度ではありません.
したがって、電流は ドリフト速度 によるものではないことがわかります。 電子の。導体を通過する電流は、その断面積全体に印加された電界によるものです。 ドリフト速度 の重要な寄与はありません 導体を通過する電流。
電流密度とドリフト速度:
電流密度は、導電性材料の単位断面を流れる単位時間あたりの電荷量と呼ばれます。電流密度と ドリフト速度 の関係 は次のように形式化されます:
J =I/A.
ここで、「J」は電流密度です。前のセクションで、ドリフト速度が次の式で計算されることを見てきました:
I =nAv 日 質問
どこで
「I」は、導電性材料を通過する電荷です。
「n」は荷電粒子または電子の総数です。
「A」は材料の断面積、
「vd」は ドリフト速度 です 材料中の荷電粒子の量、および
「Q」はクーロン単位の電子電荷です。
したがって、電流密度の「I」の値を代入すると、次の結果が得られます:
J =nv 日 質問
つまり、ドリフト速度は電流密度に正比例します。 荷電粒子の。さらに、電場の力が増加すると、速度が増加し、導電性材料を通過する電流量が大幅に増加します。
結論:
この短い記事が、ドリフト速度の基本を理解するのに役立つことを願っています。 ドリフト速度を計算する簡単な式 、および電子の移動度 .これは、荷電粒子または電子の平均速度です。この速度と電流の間の確立された関係は、さらに電流密度に関連付けるのに役立ちます。
