Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Waarom verwerven elektronen een gestage driftsnelheid?

Elektronen in een geleider verwerven geen stabiele driftsnelheid. In plaats daarvan ervaren ze een constant gemiddelde driftsnelheid . Dit is waarom:

1. Willekeurige beweging: Elektronen in een geleider bewegen constant in willekeurige richtingen als gevolg van thermische energie. Deze willekeurige beweging is erg snel, met snelheden in de orde van 10^6 m/s.

2. Elektrisch veld: Wanneer een elektrisch veld over de geleider wordt aangebracht, oefent het een kracht uit op de elektronen, waardoor ze versnellen in de richting tegenover het veld. Deze versnelling wordt op de willekeurige thermische beweging gesuperponeerd.

3. Botsingen: De elektronen botsen constant met atomen en andere elektronen binnen de geleider. Deze botsingen zorgen ervoor dat de elektronen energie verliezen en van richting veranderen, waardoor ze effectief worden vertraagd.

4. Netto drift: Hoewel botsingen de versnelling verstoren, stoppen ze deze niet helemaal. Het netto -effect van het elektrische veld en botsingen is dat de elektronen een kleine gemiddelde snelheid verwerven in de richting tegenover het elektrische veld. Dit wordt de driftsnelheid genoemd .

Waarom "gemiddeld" en niet "stabiel"

* driftsnelheid is een gemiddelde: De elektronen veranderen voortdurend van richting en snelheid als gevolg van botsingen. De driftsnelheid vertegenwoordigt de gemiddelde snelheid ten opzichte van veel botsingen.

* Niet constant voor elk elektron: De driftsnelheid is geen constante waarde voor elk afzonderlijk elektron. In plaats daarvan vertegenwoordigt het de gemiddelde beweging van alle elektronen in de geleider.

* hangt af van het elektrische veld: De driftsnelheid is recht evenredig met het elektrische veld. Een sterker elektrisch veld zal resulteren in een grotere driftsnelheid.

Samenvattend:

Elektronen in een geleider bewegen niet soepel en gestaag in één richting. Ze ervaren een constante gemiddelde driftsnelheid als gevolg van het samenspel van willekeurige thermische beweging, versnelling door het elektrische veld en botsingen die ze vertragen.