Lühem kui kilpkonn - elektri kiirus

Lühem kui kilpkonn - elektri kiirus

Te võite olla üllatunud, et teada saada, et elektronid läbivad tavalise vaskjuhtme palju aeglasemalt kui kilpkonn kõnnib.

Iga traat, mis teostab elektronide voogu ja toodab kasutatavat elektrivoolu, koosneb miljarditest aatomitest. Sellega liikumiseks peavad elektronid läbima nendest aatomitest, juhuslikult zig-zagging nende viisil, nagu nad teevad, mille tulemusena on netovoolu kiirus, mida nimetatakse "triivkiirus", antud suunas üsna aeglane.

Kui aeglane täpselt? Selle arvutamiseks kasutame seda valemit: I = n * A * v * Q või v = I / (n * A * Q)

I on vool, n on elektronide arv kuupmeetri kohta, A on traadi ristlõige, Q on elektroni laeng ja v on elektronide triivkiirus.

Kuna vaske (n) elektronide arv on 8,5 * 1028 per m3, ja elektroni (Q) laeng on 1,6 * 10-19C, kui me teame ka ristlõikepindala ja voolu, saame arvutada elektronide triivi kiiruse.

Oletame näiteks, et teil on 14 amprit ja vasekaabel, mille ristlõige on 3 x 10-6 m2. Ühendage kõik numbrid ja saate, et elektronid liiguvad kiirusel 3,4 * 10-4 m / s - või umbes üks kolmandik millimeetrit sekundis.

Selle hõlbustamiseks väärtusi, mida on kergemini kujundada, ulatub see umbes 1,2 meetrini tunnis - see on tunduvalt aeglasem kui keskmine karbikilpkonn, mis võib sama ajaga katta umbes 800 jalga.

Niisiis, kuidas on see, et midagi, mis on oluliselt aeglasem kui kilpkonnaline, võib enam-vähem koheselt valgust üle ruumi sisse lülitada?

Ahelreaktsioon.

Juhtmetalli aatomid on kokku pandud põske, mis jällegi aeglustub, aga ka elektronid, mis on enam-vähem teineteise külge kinni. Kui lüliti on sisse lülitatud, luuakse generaatori poolt tekitatud elektrilise potentsiaalivarustuse abil elektronide liikumiseks jõud, kusjuures igaüks lükkab naabrile välja, mis omakorda surub oma naabri ja nii kogu traadi kaudu läbi.

Niisiis, kui ükski elektron ei suuna traadi kaudu valguse sisse lülitamiseks, nagu võinuks varem mõelda, jõuab see endast näiliselt selleni, mis juhtub. See pole erinevalt sellest, kuidas lülitit sisse lülitate, ilmub vesi koheselt välja hoolimata asjaolust, et teie veeallikas võib olla palju miile eemal.

Boonusfakt:

  • Maastiku kiiruse rekord võistlusjärgsele kilpkonnale määrati Leopardist kilpkonnaga nimega Bertie, kes lendas 2014. aastal alla 18-meetrise ülesmäge kuni 20 sekundini (umbes 0,61 miili tunnis).

Jäta Oma Kommentaar