Curentul electric și viteza electronilor

Densitatea de încărcare este numărul de purtători de încărcare e - pe baza unui element de volum. ρ q = n e -/V . Chimia fizică spune că 1 mol dintr-o substanță constă întotdeauna din 6,02205 · 10 23 particule. Acest număr este cunoscut sub numele de Avogadro. Greutatea moleculară este greutatea moleculară în grame și conține exact acest număr de particule. Densitatea purtătorului de sarcină este egală cu numărul de particule numite mol -1 (numărul lui Avogadro) înmulțit cu densitatea materialului conductor în kg/m³ și împărțit la masa sa moleculară în kg/mol.

Viteza de deriva a electronilor depinde de materialul conductorului, de secțiunea sa transversală, de puterea curentului și de temperatură. Odată cu creșterea temperaturii, mișcarea moleculară browniană crește și scurtează calea liberă medie a electronilor. De multe ori sunt prinși în câmpurile electrice respingătoare ale electronilor vecini, ca urmare a căror viteză relativă scade. Influența temperaturii nu este luată în considerare în următoarele calcule. Scopul este de a calcula viteza medie de deriva a electronilor din firul de cupru. Firul are o secțiune transversală de 1 mm 2. Curentul este de 1 A.

Fiecare atom de cupru furnizează 1 electron pentru a conduce electricitatea.
Masa molară a cuprului este de 63,6 g/mol.
1 mol conține 6.022 · 10 23 atomi.
1 mol de cupru (63,6 g) asigură astfel 6,022 · 10 23 de electroni.
Densitatea cuprului este de aproximativ 8,93 mg/mm 3, ceea ce înseamnă:
1 mm 3 de cupru corespunde la 0,14 · 10 −3 mol. Înmulțit cu numărul de electroni/mol care înseamnă:
1 mm 3 de cupru asigură 8,43 · 10 19 electroni pentru a conduce electricitatea.
Fiecare electron poartă sarcina elementară de 1,6022 10 −19 A s = C (Coulomb).
1 mm 3 de cupru asigură 13,51 A · s pentru alimentarea liniei.

Curentul electric înseamnă transport de încărcare pe unitate de timp. Dacă 13,51 A · s este transportat cu 1 mm/s, va curge 13,51 A. Debitul de curent necesar ar trebui să fie de 1 A. Electronii se mișcă foarte încet în acest exemplu v = 0,074 mm/s prin cap.

Dacă secțiunea transversală a firului de cupru este mărită, rezistența ohmică este redusă proporțional. Viteza electronilor din conductor scade. Cu o secțiune a firului de 2 mm 2 și curentul dorit de 1 A, este necesară jumătate din distanță. Viteza electronilor este redusă la jumătate.

Cu cât este mai mică rezistența ohmică a unui conductor metalic, cu atât este mai mică viteza relativă a electronilor la conducerea electricității.

Viteza electronilor în vid

În tuburile de electroni cu vid, fluxul de curent se bazează și pe electroni. Acestea sunt generate de un electrod de strălucire, catodul, și accelerate spre anod de o tensiune pozitivă a anodului. Pentru a permite acest proces, tubul trebuie să fie bine evacuat. Viteza electronilor depinde de tensiunea anodică. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare forța asupra electronului individual. Este accelerat mai puternic și viteza acestuia crește.

Următorul exemplu calculează viteza electronilor dintr-un tub de vid. Tensiunea de accelerație este atât de mică încât creșterea relativistă a masei nu trebuie încă luată în considerare.

Fizica ne învață că masa particulelor crește la viteze foarte mari. În fizica relativistă, viteza luminii c = 2.99792 · 10 8 m/s este o constantă naturală universală. Creșterea relativistă a masei este derivată din aceasta. Aceste condiții preliminare trebuie întotdeauna luate în considerare atunci când energia de accelerație este mare în comparație cu energia de repaus a particulei accelerate. Energia de repaus a electronului este: m e · c 2 = 0,511 MeV = 8,2 · 10 −14 N · m. Derivarea folosește m pentru masa relativistă a electronului și m e pentru masa electronică cu presupunerea că energia totală este suma energiei cinetice și energia de repaus a electronului.

Tensiunea de accelerație ar trebui să fie acum de 25 kV. Este astfel în domeniul tensiunii anodice a unui tub de imagine monitor (CRT). Viteza electronilor calculată în funcție de relația simplificată dă: v = 93,769 x 106 m/s. Dacă se ia în considerare creșterea relativistă a masei, valoarea se calculează ca: v = 90,482 x 10 6 m/s. Electronii se mișcă mult mai încet.

Electricitatea este foarte subțire. Cu toate acestea, nu aveți nevoie de furtun pentru linia de alimentare. Este atât de subțire încât trece printr-un fir simplu. Nu puteți transmite electricitate cu lemn. Lemnul probabil îl aspiră. La fel este și cu plasticul.

Când electricitatea nu este necesară, aceasta nu este subțire. Dimpotrivă, este gros, astfel încât să nu rămână fără priză. În caz contrar, ar trebui să existe întotdeauna o priză la priză. Încă nu este clar cum electricitatea știe când este nevoie și trebuie să fie subțire. Probabil vede când cineva intră în cameră cu un aparat electric.

Electricitatea nu este doar foarte subțire, ci este și invizibilă. Prin urmare, nu puteți vedea dacă există electricitate într-un fir sau nu. Dacă există electricitate în fir, va fi rău să îl atingeți. Se numește șoc electric. Uneori nici nu observi nimic. Fie pentru că nu există electricitate, fie pentru că ești brusc mort. Aceasta se mai numește și exitus.

Electricitatea este versatilă, puteți găti, găuri, încălzi și multe altele cu ea. Dacă țineți un fir cu electricitate pe un alt fir cu electricitate, acesta scânteie și apare. Aceasta se numește scurtcircuit. Dar există garanții pentru asta. Trebuie să le înlocuiți după aceea.

În plus față de electricitatea din cablu, există energie electrică de luat cu tine. Este ambalat în cutii mici. Expertul numește ceva de genul acestei baterii. Desigur, electricitatea din cutie nu poate vedea dacă este necesară sau nu. De aceea, uneori se termină fără motiv și mănâncă totul în bucăți.

Există mai multe tipuri de energie electrică:

Curent greu: Se numește așa pentru că este incredibil de puternic ce poți face cu el.

Curent alternativ: Se numește așa deoarece utilizarea sa se schimbă constant.

Curent continuu: Numele lui este pentru că nu-i pasă ce faci cu el.

. de pe Internet/Usenet, autor necunoscut