Hvorfor erhverver elektroner stabil drifthastighed?

1. Tilfældig bevægelse: Elektroner i en leder bevæger sig konstant i tilfældige retninger på grund af termisk energi. Denne tilfældige bevægelse er meget hurtig med hastigheder i størrelsesordenen 10^6 m/s.

2. Elektrisk felt: Når et elektrisk felt påføres på tværs af lederen, udøver det en kraft på elektronerne, hvilket får dem til at accelerere i den modsatte retning. Denne acceleration overlejres på den tilfældige termiske bevægelse.

3. Kollisioner: Elektronerne kolliderer konstant med atomer og andre elektroner inden for lederen. Disse kollisioner får elektronerne til at miste energi og ændre retning, hvilket effektivt bremser dem ned.

4. Netdrift: Mens kollisioner forstyrrer accelerationen, stopper de ikke helt. Nettoeffekten af ​​det elektriske felt og kollisioner er, at elektronerne får en lille gennemsnitlig hastighed i retning mod det elektriske felt. Dette kaldes drivhastighed .

Hvorfor "gennemsnit" og ikke "stabil"

* drivhastighed er et gennemsnit: Elektronerne ændrer konstant retning og hastighed på grund af kollisioner. Drifthastigheden repræsenterer den gennemsnitlige hastighed over mange kollisioner.

* ikke konstant for hver elektron: Drifthastigheden er ikke en konstant værdi for hver enkelt elektron. I stedet repræsenterer det den gennemsnitlige bevægelse af alle elektroner i lederen.

* afhænger af det elektriske felt: Drifthastigheden er direkte proportional med det elektriske felt. Et stærkere elektrisk felt vil resultere i en større drivhastighed.

Kortfattet:

Elektroner i en leder bevæger sig ikke glat og støt i en retning. De oplever en konstant gennemsnitlig drivhastighed på grund af samspillet mellem tilfældig termisk bevægelse, acceleration af det elektriske felt og kollisioner, der bremser dem.