व्युत्पत्ति के साथ इलेक्ट्रॉनों का बहाव वेग क्या है

प्रत्येक सामग्री परमाणुओं से बनी होती है जो बदले में नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों से बनी होती हैं। ये नकारात्मक चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन परमाणु के भीतर यादृच्छिक दिशाओं में चलते हैं। इलेक्ट्रॉनों की यह गति उत्पन्न करती है बिजली । लेकिन उनकी यादृच्छिक गति के कारण, एक सामग्री में इलेक्ट्रॉनों का औसत वेग शून्य हो जाता है। यह देखा गया कि जब किसी सामग्री के सिरों पर एक संभावित अंतर लागू किया जाता है, तो सामग्री में मौजूद इलेक्ट्रॉन एक निश्चित मात्रा में वेग प्राप्त करते हैं जो एक दिशा में एक छोटे से शुद्ध प्रवाह का कारण बनता है। यह वेग जो इलेक्ट्रॉनों को एक निश्चित दिशा में जाने का कारण बनता है, बहाव वेग के रूप में जाना जाता है।

एक बहाव वेग क्या है?

बाहरी विद्युत क्षेत्र को लागू करने पर यादृच्छिक चलती इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त औसत वेग, जो इलेक्ट्रॉनों को एक दिशा की ओर बढ़ने का कारण बनता है, को बहाव वेग कहा जाता है।

प्रत्येक कंडक्टर सामग्री में पूर्ण शून्य से ऊपर के तापमान पर मुक्त, बेतरतीब ढंग से बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों होते हैं। जब बाहरी विद्युत क्षेत्र सामग्री के चारों ओर लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन वेग प्राप्त करते हैं और सकारात्मक दिशा की ओर बढ़ने लगते हैं, और इलेक्ट्रॉनों का शुद्ध वेग एक दिशा में होगा। इलेक्ट्रॉन लगाए गए विद्युत क्षेत्र की दिशा में आगे बढ़ेगा। यहां इलेक्ट्रॉन अपनी गति की यादृच्छिकता को नहीं छोड़ता है, लेकिन अपनी यादृच्छिक गति के साथ उच्च क्षमता की ओर बदल जाता है।

उच्च क्षमता की ओर इलेक्ट्रॉनों के इस आंदोलन द्वारा उत्पन्न धारा को बहाव प्रवाह कहा जाता है। इस प्रकार, कोई यह कह सकता है कि कंडक्टर सामग्री में उत्पादित प्रत्येक धारा एक बहाव प्रवाह है।

बहाव का वेग व्युत्पत्ति

प्राप्त करना बहाव-वेग के लिए अभिव्यक्ति , इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता और लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव के साथ इसके संबंध को जानना होगा। एक इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता को एक इकाई विद्युत क्षेत्र के लिए बहाव वेग के रूप में परिभाषित किया गया है। विद्युत क्षेत्र धारा के समानुपाती होता है। इस प्रकार ओम का नियम के रूप में लिखा जा सकता है

F = -μE .--- (1)

μ जहां इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता मीटर के रूप में मापी जाती है^दो/ वी। सेक

E विद्युत क्षेत्र है जिसे V / m के रूप में मापा जाता है

हम जानते हैं कि F = ma, (1) में स्थानापन्न

a = F / m = -μE / m--- (2)

अंतिम वेग u = v + at

यहाँ v = 0, t = T, जो कि इलेक्ट्रॉन का विश्राम समय है

इसलिए यू = टीटी, (2) में स्थानापन्न

(U = - (μE / m) T

यहाँ, u बहाव वेग है, जिसे m / s के रूप में मापा जाता है।

यह अंतिम अभिव्यक्ति देता है। हाँ बहाव वेग की इकाई एम / एस या है म^दो/(V.s) और वी / एम

बहाव वेग सूत्र

इस सूत्र का उपयोग खोजने के लिए किया जाता है इलेक्ट्रॉनों का बहाव वेग एक वर्तमान ले जाने वाले कंडक्टर में। जब घनत्व n और आवेश Q के साथ इलेक्ट्रॉनों के कारण वर्तमान to I 'क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र A के कंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित होता है, तो बहाव वेग v की गणना सूत्र I = nAvQ के माध्यम से की जा सकती है।

लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र की तीव्रता में वृद्धि से इलेक्ट्रॉनों को लागू विद्युत क्षेत्र की दिशा के विपरीत, एक सकारात्मक दिशा की ओर अधिक तेजी से बढ़ने का कारण बनता है।

बहाव वेग और विद्युत प्रवाह के बीच का संबंध

हर कंडक्टर में बेतरतीब ढंग से चलते हुए मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। बहाव वेग के कारण एक दिशा में इलेक्ट्रॉनों की चाल एक धारा उत्पन्न करती है। एक इलेक्ट्रॉन का बहाव वेग 10 के संदर्भ में आमतौर पर बहुत छोटा होता है^-1एमएस। इस प्रकार, वेग की इस राशि के साथ, एक मीटर लंबाई के चालक के माध्यम से गुजरने के लिए आमतौर पर 17 मिनट का एक इलेक्ट्रॉन लगेगा।

बहाव-वेग-का-इलेक्ट्रॉन

इसका मतलब है कि अगर हम बिजली के बल्ब पर स्विच करते हैं तो इसे 17 मिनट के बाद चालू करना चाहिए। लेकिन हम अपने घर में बिजली के बल्ब को बिजली की गति से चालू कर सकते हैं जिसमें एक स्विच का झटका होता है। इसका कारण यह है कि विद्युत प्रवाह की गति इलेक्ट्रॉन के बहाव वेग पर निर्भर नहीं करती है।

विद्युत धारा प्रकाश की गति से चलती है। यह सामग्री में इलेक्ट्रॉनों के बहाव वेग के साथ स्थापित नहीं है। इस प्रकार, यह सामग्री में भिन्न हो सकता है लेकिन विद्युत प्रवाह की गति हमेशा प्रकाश की गति पर स्थापित होती है।

वर्तमान घनत्व और बहाव वेग के बीच संबंध

वर्तमान घनत्व को कंडक्टर की प्रति इकाई क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के माध्यम से प्रति यूनिट समय की वर्तमान मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। बहाव वेग के सूत्र से, करंट को दिया जाता है

I = nAvQ

इसलिए, क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और बहाव वेग दिए जाने पर वर्तमान घनत्व J की गणना की जा सकती है

J = I / A = nvQ

जहां v इलेक्ट्रॉनों का बहाव वेग है। वर्तमान घनत्व को एम्पीयर प्रति वर्ग मीटर के रूप में मापा जाता है। इस प्रकार, सूत्र से, यह कहा जा सकता है कि एक चालक के इलेक्ट्रॉनों का बहाव वेग और इसका वर्तमान घनत्व सीधे एक दूसरे के लिए आनुपातिक है। जैसा कि बहाव-वेग विद्युत क्षेत्र की तीव्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है, प्रति-अनुभागीय क्षेत्र के माध्यम से बहने वाला वर्तमान भी बढ़ता है।

द आरबहाव वेग और आराम समय के बीच elation

एक कंडक्टर में, इलेक्ट्रॉन गैस अणुओं के रूप में अनियमित रूप से चलते हैं। इस गति के दौरान, वे एक दूसरे से टकराते हैं। इलेक्ट्रॉन का विश्राम समय, इलेक्ट्रॉन द्वारा टकराव के बाद अपने प्रारंभिक संतुलन मूल्य पर लौटने के लिए आवश्यक समय है। यह विश्राम का समय लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र की शक्ति के सीधे आनुपातिक है। विद्युत क्षेत्र का बड़ा समय, इलेक्ट्रॉनों द्वारा क्षेत्र को हटाने के बाद प्रारंभिक संतुलन में आने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है।

विश्राम समय को उस समय के रूप में भी परिभाषित किया जाता है जिसके लिए इलेक्ट्रॉन अन्य आयनों के साथ लगातार टकराव के बीच स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है।

जब लागू विद्युत क्षेत्र के कारण बल eE है, तो V को दिया जा सकता है

वी = (ईई / एम) टी

जहां T इलेक्ट्रॉनों का विश्राम समय है।

बहाव वेग अभिव्यक्ति

जब चलना फिरना field आवेश वाहकों और लागू विद्युत क्षेत्र E की शक्ति दी जाती है, तो बहाव वेग के संदर्भ में ओम का नियम इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है

वी = μE

इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता के लिए S.I इकाइयाँ m हैं^दो/ वी-एस।

विद्युत क्षेत्र E की S.I इकाइयाँ V / m हैं।

इस प्रकार v के लिए S.I इकाई m / s है। इस एसआई इकाई को अक्षीय बहाव वेग के रूप में भी जाना जाता है।

इस प्रकार, कंडक्टर में मौजूद इलेक्ट्रॉन यादृच्छिक रूप से तब भी चलते हैं, जब कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू नहीं होता है। लेकिन उनके द्वारा उत्पन्न शुद्ध वेग यादृच्छिक टक्करों के कारण रद्द हो जाता है, इसलिए शुद्ध प्रवाह शून्य होगा। इस प्रकार, विद्युत प्रवाह, वर्तमान घनत्व और बहाव-वेग के बीच संबंध विद्युत प्रवाह के समुचित प्रवाह में मदद करता है चालक । एक बहाव वर्तमान क्या है?