Hvad er effekten på drifthastighed af frie elektroner ved faldende længde og temperaturtråd?

drivhastighed:

* Definition: Drifthastighed er den gennemsnitlige hastighed af frie elektroner i en leder på grund af et anvendt elektrisk felt. Det er en langsom, rettet bevægelse, der er overlejret på den tilfældige termiske bevægelse af elektroner.

* Formel: v_d =(i / (naq)) hvor:

* v_d =drivhastighed

* I =nuværende

* n =antal densitet af frie elektroner (elektroner pr. Enhedsvolumen)

* A =tværsnitsareal på ledningen

* Q =ladning af et elektron

Effekter af længde og temperatur:

1. faldende længde:

* Direkte effekt: At reducere ledningenes længde påvirker ikke direkte drivhastigheden . Formlen for drifthastighed indeholder ikke ledningen.

* indirekte effekt: En kortere ledning vil generelt have en lavere modstand (forudsat konstant tværsnitsareal og materiale). En lavere modstand betyder en højere strøm for den samme påførte spænding (Ohm's Law:V =IR). Denne øgede strøm vil føre til en højere drivhastighed (Som det ses i drivhastighedsformlen).

2. Faldende temperatur:

* Effekt på modstand: I de fleste metaller reducerer faldende temperatur modstand . Dette skyldes, at termiske vibrationer af atomer falder, hvilket fører til færre kollisioner med elektroner.

* Effekt på drivhastighed: Efterhånden som modstand falder, øges strømmen for den samme spænding. Denne øgede strøm fører til en højere drivhastighed (se formlen).

* Andre faktorer: Effekten af ​​temperatur på drivhastighed er kompleks og afhænger af det specifikke materiale. Nogle materialer har et ikke-lineært forhold mellem temperatur og modstand.

Nøglepunkter:

* drivhastighed påvirkes primært af strøm, elektrondensitet, tværsnitsareal og ladning af et elektron.

* Ændring af ledningen af ​​ledningen påvirker indirekte drivhastighed gennem dens indflydelse på modstand og strøm.

* faldende temperatur fører normalt til en stigning i drivhastighed på grund af lavere modstand og højere strøm.

Eksempel:

Forestil dig en ledning med en bestemt længde og temperatur. Hvis vi skærer ledningen i halvdelen, falder modstanden. Hvis vi anvender den samme spænding, vil strømmen stige. Denne øgede strøm vil resultere i en højere drivhastighed af elektronerne.

Konklusion: Mens længden i sig selv ikke direkte påvirker drivhastigheden, påvirker den modstand, hvilket igen påvirker strømmen og i sidste ende drivhastigheden. At reducere temperaturen fører generelt til øget drivhastighed på grund af lavere modstand.